核エネルギーとは

核エネルギーとは

ボリス　レドシュイチャック教授

キエフ（ウクライナ共和国）Supercourse, International Editorial Board

核エネルギー・原子力・原子力発電所・原子力爆弾・核医学・

核防護

Reference :Wikipedia

核エネルギー　ー　歴史1898 年 フランスの物理学者ピエールキュリーとポーランド人の妻のマリヤ スクウォドフスカ キュリーは、ピッチブレンド（瀝青ウラン鉱）の残渣のなかに大量の放射線を発する物質を発見し、ラジウムと名づけた。

Reference :Wikipedia

Marie Curie,Sklodowska

Pierre Curie

核エネルギー　ー　歴史

1917 年 核物理学の父であるErnest Rutherford は、 核分裂を初めて実現させた。

1932 年、 John Cockcroft と Ernest Walton は、加速器を用い、リチウムに陽子を衝突させて、完全に人為的に二つのヘリウムの原子核を生成することに成功した。

Ernest Rutherford

Reference :Wikipedia

核エネルギー　ー　歴史 1932 年、 James Chadwick が中性子を発見。 1934 年、ローマで Enrico Fermi らは、ウラニウムに中性子を衝突させて、世界初の実験的核分裂に成功した。 1938 年、ドイツ人化学者の Otto Hahn  と Fritz Strassmann は、オーストリア人の物理学者 Lise Meitner  とその甥の Otto Robert Frisch とともにはウラニウムへの中性子照射による生成物の実験を行った。

Reference :Wikipedia

放射線の分類-粒子線

-アルファ粒子 Alpha particles- ベータ粒子 Beta particulate

-電磁放射線-ラジオ波 Radio waves-マイクロ波 Microwaves-紫外線 Ultraviolet light

-ガンマ線 Gamma radiation-X 線 X-radiation

原子核

アルファ粒子

中性子

陽子

中性子と陽子を 2 個ずつ失った原子核

γ

アルファ粒子アルファ粒子 ( 記号

α ) は、 電離放射線の一種であり不安定な原子核から放出される。アルファ粒子は陽子 2 つ、中性子2 つからなるヘリウム 4 の原子核である。

Alpha Emitter Atomic Number

americium-241 95

plutonium-236 94

uranium-238 92

thorium-232 90

radium-226 88

radon-222 86

polonium-210 84

There are many alpha emitting radioactive elements, both natural and manmade. You can find fact sheets for several key alpha emitters at the Radionuclides page:

ベータ粒子ベータ放射体の例 :トリチウムコバルト 60ストロンチウム 90テクネシウム 99ヨウ素 -129 ヨウ素 -131セシウム -137

ベータ粒子は、放射性原子の原子核から放出される粒子であり、電子と同等の粒子である。電子との違いは、ベータ粒子が原子核由来であるのに対して電子は核外にあることである。

ガンマ線ガンマ線は電磁波の一種である。ガンマ線は電磁波の中で最も大きなエネルギーを持つ。ガンマ線は、不安定な原子（放射性核種）の原子核から放出される。

ガンマ線は最も広く利用されている放射線源であり、現在よく使われる放射線同位元素は以下の 3 つである。 cobalt-60, cesium-137, technetium-99 m.

高エネルギー放射線放射線源　　　　　　 人工利用　　　　　　

宇宙線（太陽など宇宙空間からの放射線）

年間線量(mrem/year) 　　

年間線量(mrem/year) 　　

建築材

人体

医療（主に診断目的の X線）

原子爆弾からのフォールアウト

原子力発電

家庭用電化製品（主にテレビから）

核エネルギー　－　歴史

米国で第一号の原子炉は、  1942年 12 月 2 日に臨界に達したChicago Pile-1 である。これはマンハッタン計画の一部であり、 Hanford Site において世界初の広島・長崎の原子爆弾を製造するためのプルトニウムを精製することを目的としていた。

広島・長崎への原爆投下

地上で撮影した長崎の原爆

核エネルギー世界初の原子力発電は、 1951 年 12 月 20 日、アイダホ州 Arco 近郊の実験施設 EBR-1 で行われ、 100kw の電力が生じた。（なお、 Arco 原子炉は 1955 年に世界初のメルトダウンを起こした）

核エネルギー世界で最初の原子力発電所は 1954 年にロシアで建設されたオブニスク原発で、 5 Mwe の出力であった。 オブニスク原発のコントロールパネル　

Photo: Ilya Varlamov

AM-1 原子炉は 2002 年に停止 Photo: Alexander Belenky / BFM.ru

原子炉

安全性と放射性廃棄物の処理が懸念されているとはいえ、 2009 年の時点で、世界の発電量の 15% が原子力発電である。原子力推進の軍艦はこれまで 150隻以上建造されている。

原子力発電所

多くの国では現在も原子炉の開発を進めている。中国、インド、日本、パキスタンなどでは高速炉と熱中性子炉をどちらも開発中である。韓国と米国では熱中性子炉のみを開発しており、南アフリカと中国では高温ガス炉の一種であるペブルベッド・モジュール炉 (PBMR) が開発中である。

原子力発電所

世界の原子炉の位置 （軍事目標）

核燃料サイクル

鉱山

精錬

鉱石

変換

鉱山

核燃料

加工

尾鉱沈殿

濃縮

劣化ウラン貯蔵

低レベル放射性廃棄物

民間埋立施設使用済燃料

再処理高レベル放射性廃棄物

国家地価貯蔵所

燃料棒としては使用できないが、安全に保管する必要あり。将来的な活用の可能性。

核燃料サイクル• ウラン鉱石の採掘・精錬• 変換・濃縮• 燃料棒への加工• 原子炉での発電• 再処理　または• 放射性廃棄物処理

–民間施設における低レベルのもの– 原子力発電所または地価貯蔵所における高レ

ベルのもの

原子炉の工程

核分裂反応

乾燥した貯蔵庫保護カバー

ふた

中性子シールド

金属製密閉容器

鋼鉄製容器

トラニオン

外側の骨組み

挿入された燃料棒

中性子シールド

燃料庫の穴

核兵器の歴史

最初の原子爆弾

トリニティ実験

核　爆　弾

ツァーリ・ボンバ ( 爆弾の皇帝の意 )

ハリトンは、エリート物理学者集団の一人で、イーゴリ・クルチャトフと共に 1940 年代に旧ソ連の核兵器開発プログラムに着手した。彼はサロフで核兵器を研究し、アルザマス - 16（ニックネーム：“ロスアルザマス”）と命名し、 1946 年 4 月から、彼は最初の科学ディレクターとして45 年間従事した。

ユーリ・ハリトン (Yuli Khariton) ：ソ連の核兵器プログラムの父の一人

ソ連の原子爆弾 : 1939-1955

核　兵　器

核　兵　器

核爆弾・核保有国

核拡散防止条約下の核保有国（中国、フランス、ロシア、英国、米国）核拡散防止条約未加盟の核兵器保有国（インド、北朝鮮、パキスタン）申告していない核保有国（イスラエル）米国が疑っている核兵器保有国（イラン、シリア）NATO軍の武器の受領者米国は以前は核兵器を保有

兵器の進歩

核　医　学核医学とは、診断に少量の放射性物質を使用して医療用画像を作成したり、様々な病気を治療する分野である。

世界のエネルギーの消費

参考 : IEA

発展途上国経済が過渡期の国

2015-2030 年に諸国が使用する核エネルギー

参照 : IAEA

ラテンアメリカ： 3 + 2 　新しい予測（チリ、ペルー）西ヨーロッパ： 9 + 3 　新しい予測（イタリア、ポルトガル、トルコ）東欧： 10 + 3 　新しい予測（ベラルーシ、カザフスタン、ポーランド）アフリカ： 1 + 5 　新しい予測（アルジェリア、エジプト、リビア、モロッコ、チュニジア）中東南アジア： 3 + 1 　新しい予測（バングラデシュ）サウスイーストアジア太平洋： 0 + 4 　新しい予測（オーストラリア、インドネシア、マレーシア、タイ）極東： 3 + 3 　新しい予測（北朝鮮、フィリピン、ベトナム）

天然燃料のエネルギー量

Coal - 8,7%

U-238 - 86,7%

Gas - 3,4%Oil - 0,8%

U-235 - 0,4%

ウラン 238 ：86.7%

ウラン 235 ：0.4%

石炭 ：8.7%ガス ：3.4%石油 ： 0.8%

地域別核エネルギー KWh/cap (2007)

参考 : IEA

北アメリカ　　西ヨーロッパ　　東ヨーロッパ　　　極東　　　　その他

核の大惨事大きな核戦争 ;少数の核爆発による軍事衝突 ;軍（いわゆる“攻撃目標”）の特定の目標に対

するいくつかの核爆発の利用 ; テロリストによる核爆発が起きた時の都市

の破壊 ;居住地域の重大な規模での放射能汚染 ; 予期しない核兵器の爆発事故、または核兵器

を含むその他の事故 ;核施設での重大な事故、 特に電気を生産す

る原子炉 ;

核と放射能事故

Kyshtym waste disaster, 1957

– Explosion at Soviet weapons factory forces evacuation of over 10,000 people in Ural Mts.

– Area size of Rhode Island still uninhabited; thousands of cancers reported

Orphans

ウラル核惨事：マヤーク災害

クイシトゥイム廃棄物災害　 (1957)

兵器工場の爆発により 1万人以上がウラル山脈に避難した。ロードアイランドの大きさの地域が居住不可能・数千件の癌が報告された。

原子力と放射線の事故

1979 年当時のスリーマイル島の原子力発電所

プリピャット , ウクライナ 写真提供：　 Jason Minshull

事故後の原子炉4 号機 ( 中央 ). タービン塔 ( 下方左 ). 3 号機 ( 中央右 )

原子力と放射線の事故1986 年 4 月 26 日

チェルノブイリ原発事故

チェルノブイリ原発事故

被爆の被害を最小限にするための予防措置は、ウクライナ、ロシア、ベラルーシの広い地域で行われた。　移転者の総数は 15万人以上だった。

チェルノブイリ原発事故

　チェルノブイリの原発事故の健康被害に関するアセスメントと将来のネガティブな影響の予防は、これらの問題を解決するために国際的な科学、経済的、人道的な努力の組み合わせで行われる。

今日のチェルノブイリ西側諸国からの旅行者で混みあうチェルノブイリ

今日 ,” シェルター” は放射線廃棄物(RAW) の一時保管場所になっている .

“ シェルター”は建物の制御システムとしてだけではなく、工場内の放射線の状況を監視するシステムとしても設置されている。

原子力と放射線の事故

原子力船

テロの危険性（産業への新たな挑戦）9/11 イン

ディアンポイントの近くを飛行機が通過

• 水と電気の最大級の利用者– パデューカ、ケンタッキー州、オーク

リッジ、テネシー州、ポーツマス、オハイオ州

• 労働者におけるがんや白血病–火災と大量被ばく– オクラホマの製造工場のカレンシルク

ウッド• 爆弾の材料の盗難の危険性

濃縮した燃料を製造するリスク

人体の放射性被爆に影響する 3要素

隔離距離

時間

放射線からの防御　　　自然地形

2 人用の壕

壁による保護

　屋内

　車内

　排水溝内排水溝

排水溝

うつ伏せ姿勢

1 人用の壕

注意：ポンチョやゴム、プラスチックの物で壕のふたをしないこと

図 4-2：良い防護策図 4-1：爆風と熱に対する簡易防護策

放射線からの防御

良いプロテクション　最高のプロテクション

　　　家の地下　　　　　　　　家のシェルター

　　　保護策なし　　　　　　　　わずかな保護案

　　　屋外　　　　　　　　地下ではない室内

レファレンス

Nuclear Disaster

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