平成18年度サイエンス・パートナーシップ・プログラム(SPP)

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1 5 月 4 日 3 年 組の発表内容 第 班 原子と原子核の構造 原子核は 単に核ともいい 電子と共に原子を構成している 原子の中心に位置し 核子の塊であり 正電荷を帯びている 核子は 通常の水素原子では陽子 個のみ その他の原子では陽子と中性子から成る 陽子と中性子の個数によって原子核の種類が決まる 第 班 (3 年 組 ) 安藤隼人 石井博隆 飯倉健太井岸将梧 原子の構造原子の大きさは 約 0-8 cm である 構造は単純で 中心には原子核があり 周りを超高速で電子が飛び回っている 電子 マイナスの電荷を帯びた粒子 原子核 原子核は 陽子と中性子という 2 種類の粒子からできている 陽子 プラスの電荷を帯びた粒子 原子と比べて原子核は非常に小さく 最も小さい水素の原子核の大きさはおよそ半径 0-5 m である より重い原子核ではその質量数のほぼ /3 乗に比例して大きな半径を持つが 大きなものでも 0-4 m を下回る 原子の中心にある原子核は プラスの電気を帯びた陽子と 電気的に中性な中性子が 特別な引力 ( 核力 ) によって結び付けられています 例えば 窒素原子の原子核は 7 個の陽子と 7 個の中性子からできています この陽子と中性子等を核子といいます 陽子はプラスの電気を帯びているので お互いに反発しあってバラバラになろうとします しかし 原子核の中ではこの電気的な反発力よりも大きな引力 ( 核力 ) が核子同士を引きつけ合うため 原子核という一つの塊でいられるのです 中性子 電気的には中性の粒子 電気を持たない中性子が 陽子どうしが反発しないように引きつけている 終 第 2 班 電離放射線とは? 電離放射線とは 物質に電離作用を及ぼすことができる放射線のことである 一般には 電離放射線を単に放射線と称している 電離放射線が物質に入射すると 散乱や吸収によりそのエネルギーが物質に与えられる - -

2 * 原子や分子を電離させる ( 原子や分子の周りを回っていた電子を原子の力が及ばない距離まで引き剥がす ) のに十分なエネルギーを持たない電磁波のことである 電子ボルト単位でエネルギーが 0eV 以下のものをいうが 電場 磁場 超音波も含む 電離放射線の多量な発生源が近いことの潜在的危険性を警告することを目的としている 太陽から地球に降り注いでいる光線の大半が非電離放射線である ( 紫外線は例外!) 目 白内障 網膜の損傷 皮膚 - 火傷 肌の老化 磁力による影響 吐き気など 電離放射線は核兵器などに使われる 人の体内組織を破壊する危険なものなる 非電離放射線はリモコンや携帯などの赤外線の起源に使われるが 目の角膜や皮膚に影響を与える おわり 第 3 班 放射性同位元素 放射性同位元素とは? 別名 放射性同位体と呼ばれる 第 3 班 (3 年 組 ) 風間力樹 北村洸太 片桐颯 木村竜太郎 同位体には安定したものと不安定なものがあり 不安定なものは時間とともに崩壊し放射線を発する - 2 -

3 利点 危険性 放出される放射線を医療などに利用できる 物質自体はごく微量であっても確実に検出 定量することができる 人体は放射性同位体である元素を識別することができないため普通の元素と同様に吸収してしまい 放射線を出し続けてしまう 被爆 まとめ 放射性同位元素は現在いろいろな場面で 活躍している 一方 人間に有害な部分も 多くあるから気をつけて使っていこう ( ) 完 第 4 班 半減期 第 4 班 (3 年 組 ) 喜本凌大 小林樹生佐々木航平 小林誠弥 佐久間義人 半減期とは? 放射性核種あるいは素粒子の半分が崩壊する期間のこと 崩壊までの期間はそれぞれの物質で変わる 右図 ( ヨウ素 3 の半減期の例 ) 半減期のグラフ 生物学的半減期とは? 放射性物質を体に取り込んで排出するまでにかかる半減期のこと セシウム 34 の場合 吸収 排出 70 日後物理学的半減期と生物学的半減期は期間が異なるセシウム 34 は物理学的半減期は 2 年で生物学的半減期は 70 日である - 3 -

4 まとめ 半減期は物質それぞれで違い 生物学的半減期は物質が体の中で崩壊し とても危険な場合がある 摂取してしまった場合は薬などを使って 排出させ 体の中で崩壊 濃縮させないように気をつける 第 5 班 放射線の単位 : ヘ クレル ク レイ シーヘ ルト 放射線とは 放射線元素( 三重水素 炭素 4 カリウム40 ヨウ素 3など ) が崩壊 それに伴い放出される 主にアルファ線 ベータ線 ガンマ線の3 種のことを指す アルファ線は紙 枚程度で遮蔽できる 第 5 班 (3 年 組 ) 佐藤優貴関根裕也 野崎一平 砂川誠也根本隆輔 ベータ線は厚さ数 mm のアルミニウム板で防ぐことができる ガンマ線は透過力が強く コンクリートであれば 50cm 鉛あっても 0cm の厚みが必要になる 中性子線は最も透過力が強く 水やコンクリートの厚い壁に含まれる水素原子によってはじめて遮断できる 放射線の単位について ベクレル (Bq): 放射性物質が放射線を出す能力 ( 放射性物質の量 ) を表す単位 シーベルト (Sv): 人の体が放射線を受けた時の影響を表す単位 ( ミリシーベルトはシーベルトの千分の ) グレイ ( Gy) : 吸収した放射線のエネルギーの総量 ( 吸収線量 ) を表す ベクレル Bq 放射能の量グレイ Gy 放射線の量シーベルト Sv 放射線の量 放射線を出す能力を表す単位 (Bq は 秒間に 個の原子核が崩壊すること ) ベクレルは数値の桁が大きくなるため kbq(0 3 Bq) MBq(0 6 Bq) GBq (0 9 Bq) TBq(0 2 Bq) を使用することが多い 放射線のエネルギーが物質にどれだけ吸収されたかを表す単位 グレイ =J/kg のエネルギー吸収と定義される 人が放射線を受けたときの影響の程度を表す単位 人体は世界平均にして年間およそ 2.4 msv の自然放射線にさらされている 2 Sv の放射線を全身に浴びると 5% の人が死亡し 4 Sv で 50% 7 Sv で 99% の人が死亡すると言われている 放射線の単位 ( グレイ {Gy}) 放射線が もの に当たった時にどのくらいのを与えたのかを表す単位であるグレイ グレイ (Gy) は もの が単位質量あたりに放射線から受けるエネルギーの量を表しています グレイはジュール / キログラムとも表され グレイは物質 kg あたりに ジュール ( エネルギー量を表す単位 ) のエネルギーを受けたということを意味しています ジュールは標準 気圧で 20 の水 g を約 0.24 上昇させるエネルギーに相当します 放射線の単位 ( シーベルト {SV}) シーベルトは放射線が 人間 に当たったときにどのような影響があるのかを評価するための単位です どれぐらいの Sv を受けると体にどんな影響があるかというと体に害を及ぼす被曝量は 200 ミリシーベルト以上! msv=0.00sv 世界平均 人あたり受ける放射線量は 2.4mSv - 4 -

5 放射線の単位 ( ベクレル {Bq}) 日常生活と放射線 放射性物質が放射線を出す能力 ( 量 ) を表す単位は ベクレル で表す 秒間に 0 個の原子核が崩壊して放射線を出せば 0 ベクレルとなります おわり 第 7 班 原子炉の構造 第 7 班 (3 年 組 ) 本橋伸之谷古宇健太郎渡邉大輝 矢内竜也山下雄司 原子炉とは? 原子炉とは 安全かつ継続的に原始核反応を持続させるための装置である 多くは原子力発電所や 航空母艦 潜水艦 大型の軍用艦艇などに使われる 核種変換による物質生産や研究などの中性子源などにも使用される ( 下図はスイスの大学の小型原子炉 ) - 5 -

6 ー原子炉の種類ー 基本的構造 原子炉にはたくさんの種類があり 多くは大まかに分類されています 減速材 ( 軽水炉 重水炉など ) 冷却材の種類 ( 軽水冷却炉 ガス冷却炉など ) 冷却材の状態 ( 加圧水型原子炉 沸騰水型原子炉 ) 中性子の性状 ( 熱中性子炉 高速中性子炉 ) 使用目的 ( 研究炉 発電炉など ) 原子炉の中にあるものは主に 5 つ 核燃料 2 核反応を起こすための減速材 3 除熱を行う冷却剤 4 核反応を止める制御棒 5 これらを支える構造材 おしまい - 6 -

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