平成23年10月9日  ノーベル賞受賞内容 解説





先週、10月9日(日)のフロンティアクラスでは今回のノーベル物理学賞の受賞理由である「宇宙の膨張加速発見」の解説と、DNAの構造について、4つの塩基の種類とそれが3つひと組(コドンといいます)になって特定のアミノ酸を指定し、またいろいろなアミノ酸がいくつか集まってタンパク質を作っていく過程を説明しました。その後DNAのクラフト工作をしました。



                              

 アメリカのソールパールマッター・アダムリース、オーストラリアのブライアンシュミットの3氏によるIa型超新星を観測しての発見は科学史に残る大発見として以前から近い将来の受賞が確実視されていました。

※ Ia型超新星とは年老いた
白色矮星が対になった星からガスを吸い上げ、一定の質量になった時に大爆発を起こし明るく輝いたものです。 
Ia型超新星の明るさはすべて同じとみなされるため遠くにあるものほど暗く見えることになります。


その内容は、「宇宙の膨張速度は、過去よりも現在の方が加速しており、宇宙には空間を押し広げる謎のエネルギーが満ちている」ということで、それまでの「宇宙の膨張は物質や銀河同士を引きつける重力の影響で徐々に減速し、現在は一定速度で膨張している」という考えを覆すものになりました。

そしてそのエネルギーは
ダークエネルギー(暗黒エネルギー)と命名されましたが、その正体は全く不明で宇宙の最大の謎となっています。またこのエネルギーは、アインシュタインが自分で作った宇宙方程式に導入して後悔した宇宙項(ラムダ)との関連についても議論の的になっています。




   
画像は、NHK・BS「コズミックフロント」より

   
 超新星は宇宙の灯台のようなものです  遠くにあるほど暗くなります
   
 光は波の性質を持っています  遠ざかると波が伸ばされて赤くなります
   
 一定の割合での膨張を示す直線  初めは減速している結果がでました
   
 ハッブルによる詳しい観測で  加速ゾーンに位置していることを確認

観測のデータを調べた結果、遠方(過去)の超新星は赤方偏移(赤くなる程度)が小さく、過去の宇宙膨張はもっとゆっくりしていたという結論が導かれ、これは宇宙が加速膨張をしていることを意味することになります。






   
  
DNAの二重らせん構造のクラフト (Iさん作成)






 平成23年10月8日(土) 理化学研究所・横浜研究所  一般公開


土曜日は理化学研究所・横浜研究所と横浜市大・鶴見キャンパスで毎年恒例の一般公開がありましたので、部活のなかった生徒と一緒にいってきました。

先週の横浜サイエンスフロンティア高校の蒼惶祭(文化祭)と同様に大勢の家族連れや小学生(中学生は部活の関係で少なかったと思われます)で、どこのブースも大変な賑わいでした。
 







   
 生命現象を分子レベルで理解します  DNA→RNA→タンパク質の過程







 平成23年 10月2日(日)  風力発電の課題



先週のフロンティアクラスでは、「風力発電において鳥類を守るための方法」について各自プレゼンテーションを行い、それに対しての質疑応答を経て次のような提案に落ち着きました。

風力発電の設備を建設するときに、鳥の飛行をキャッチできるようなレーダーを取り付け、感知すると同時に鳥の嫌う
超音波(人間には聞こえない)を発生し、鳥が近づかないようにするという案です。騒音の害が出ないことが利点ですが、そのような音波を特定するための研究が必要ですね。



  10/2 ワンポイント実験

    問題  (  )に入る答えを選択肢の中から選んで下さい。


 (1)紅茶にレモンを入れると色は( 
① 薄くなる )

 (2)紅茶に重曹(炭酸水素ナトリウム)を入れると色は( 
② 濃くなる )

 (3)紅茶にポカリスウェットを入れると色は( 
① 薄くなる )


       ① 薄くなる    ② 濃くなる  ③ 透明になる


   
 入れる前  レモン汁を入れました。
   
 重曹を入れました。  ポカリスウェットを入れました。

紅茶の色を決めているのはテアフラビンというオレンジ色の物質ですが、酸性では色が薄くアルカ性では色が濃い性質を持っています。ですから、レモンでは薄くなり、アルカリ性の重曹では色が濃くなっていきます。

またテアフラビンはポリフェノールの主成分でもあり、別名
「スーパーカテキン」とも言われカテキンの10倍以上の糖分吸収・生産を抑える力があり、ダイエットに効果があると言われています。また抗菌・抗毒素・効ウィルス作用にも優れており、風邪をひいた時などに飲用するとよいそうです。

問題の答えは
、①ー②ー①が正解でした。なおポカリスウェットは昔CMで「アルカリ飲料」と言われていましたが、飲む前は、弱酸性のスポーツドリンクです。





  
  平成23年 9月25日 実験 (今回は炎色反応)


陶器の上にアルミケースを乗せます。薬品を入れ精製水で溶かした後、スポイトでアルコールを注ぎ、ライターで着火し観察します。部屋を暗くしたほうがよくわかります。安全のため、近くにぬれ雑巾を準備しておくと安心です。


   
含む金属元素によって異なります  食塩(塩化ナトリウム)・・黄色
   
 重曹(炭酸水素ナトリウム)  同じく黄色
   
 乾燥剤(塩化カルシウム)  オレンジ色
   
 ホウ酸(ホウ素)  きれいな緑色をしています
   
 ミョウバン(カリウム入り)  赤とピンクと若干の紫






 報告

 24日の土曜日は、旗の台文化センターで日本のエネルギー検証・第2回として「原発と地球温暖化問題の未来、そして私たちが選択するエネルギー政策」というテーマで講演会があったので、サイエンスフロンティアクラスの課外授業として生徒と共に参加してきました。

講師はNPO法人「環境文明21」共同代表の加藤三郎先生です。東大・工学系大学院を卒業され、厚生省入省後、環境庁(現在の環境省)にて公害・環境行政を担当されてきました。

学院の「環境問題について考える」シリーズで、春に学習したところなので興味深く受講することができました。また質疑応答の時間もあり、とても有意義なものとなりました。


 






 平成23年 9月18日  江戸時代の照明


18日・日曜日のフロンティアクラスは、「大江戸リサイクル事情」という本を参考に江戸時代の照明について学習しましたが、当時、行灯(あんどん)の燃料とされた菜種や綿の実を搾って作る植物油や鯨、鰯(いわし)からとれる油の有効利用、また油をのぞいた後のリサイクル等についても考えてもらいました。



   その前のワンポイント実験

問題

 ビーカーに油と水を入れると、水は下に、油は上に分かれますが、その中に氷を入れると?

①  油の中に浮く。   ② 油と水の間に浮く。  ③ 水の中に浮く。

   
 ビーカーに植物油を入れます。  氷を入れてみると?
   
 沈みます。  油の中に水を注いでいきます。
   
 分離した中に再び氷を入れると?  ②が正解でした。

物質の単位体積あたりの重さのことを「密度」といいます。水の密度は1g/㎝3であるのに対して氷は、0.92g/㎝3、油(サラダオイル)は、0.91g/㎝3です。同じ体積(1㎝3)で比べた場合、軽いものほど上にきますので、油<氷<水の順番になり氷が中央に浮くことになります。正解率75%でした。






先週の宿題だった元素テスト

 ① 宇宙で最も多くて軽くて中性子を持たない元素

 ② 最も軽い金属元素

 ③ 最も重い元素

 ④ ダイヤモンドの次に固い元素

 ⑤ 地殻中に最も多く存在する金属元素
   ※ 酸化物として存在 (非金属では酸素・ケイ素が1.2位)

 ⑥ 最も磁力の強い元素

 ⑦ 最も腐食しにくい元素

 ⑧ 最も融点が高い金属元素
   (非金属では炭素)

 ⑨ 最も高価な元素
   ※ 金や白金よりも埋蔵量は多いが単体として分離するのが困難

 ⑩ 車の排ガス装置などに利用され、有害物質を除去できる元素
   ※ 夏の育成塾で根岸先生(ノーベル賞受賞者)の講義でも出てきました。 
 
                   
                      
①水素 ②リチウム ③オスミウム ④ホウ素 ⑤アルミニウム⑥ネオジム 
⑦イリジウム ⑧タングステン ⑨ルテチウム ⑩ロジウム・パラジウム・白金






 平成23年 9月11日(日)  ドライアイスを使った実験


11日(日)のフロンティアクラスでは、マローブルー(ハーブティー)とドライアイスを使って、いろいろな質問をしながらPHによる色の変化を楽しむ実験をしました。


   
三角フラスコの水の中にマローブルーを
入れます
 液が紫色になります。
   
 炭酸水素ナトリウム(重曹)を一さじ入れ
ます。
 鮮やかな青色になりました。(弱アルカリ性)
   
 ドライアイアイスを入れると紫に戻りま
す。
細かくしたドライアイスを加えます。
  来週は元素テストです。これからの環境問題を考える上で、知っておくと役立つ元素を覚えてもらいます。本日の実験のあとその元素の解説をしましたが 、問題は後日お知らせします。
うすいピンク色です。
(酸性)
 





               
 報告

8月25日(木)は理研横浜研究所にて「七夕ミーティング2011」が開催されました。若手研究者のスピーチとポスター展示による研究発表会です。

開会の挨拶は、この発表会を提唱された和田昭允(あきよし)組織長で次のようなことを述べられました。(概略です)



日本が世界的なサイエンスの中でまずい習慣となっていることが二つあります。

一つは、日本での研究評価が世界基準ではないということです。研究は量ではなく
です。DNAの二重らせんでノーベル賞をとったワトソン・クリック論文はたった3ページ(内容1ページ)です。

一つは、「批判なきところに進歩なし」ということです。サイエンスの議論をする場合、欧米では今にもつかみ合いの喧嘩が起きそうになるほど自分の意見を言い合います。終われば仲良くなりますが・・

この七夕ミーティングでは、このような習慣を打ち破っていきたいと思っています。

   
 理化学研究所・横浜研究所  ホール入り口
   
 和田組織長  中央前の席は、林崎良英先生



集合写真


会が終わったあと、林崎先生に少しお話を伺うことができました。ヒトの全ゲノム(遺伝子の塩基配列)を解読するのに、最新のシーケンサー(遺伝子解析装置)では4日間で済み、コストも一人50万円と一気に下がったそうです。

3年前は、ヒト一人分を調べるのに1ヶ月で
1200万円(もっと前は数千万円)でしたから、かなり安くなりました。お話によると海外の大手メーカー3社で競い合っているそうで近い将来には$1000で解読できる時代がやってくるということです。

そして誰もが手軽に自分のゲノムがわかる時代が来れば、どんな病気になりやすいとか、個々にどの薬がどの程度効くのかということが分かり、現在行われている発生した病気に対する治療や症状を和らげる対症療法だけではなく、
予防医療オーダーメイド治療(その人にあった治療)が可能になってきます。これからが期待されるところです。




独立行政法人 理化学研究所 横浜研究所






 平成23年 8月  原発と放射性廃棄物問題について



 放射性廃棄物の問題についてですが、絶対安全という保証はないのですから未来の地球人のためにこれからはリスク管理について真剣に取り組んでいく必要があります。
推薦図書のNo.1に紹介させていただいている、私が中学生の時に読んだ「化学のドレミファ」の最後でドルトン先生の書きのこした手紙に記してある次の一節を思い出しました。地球の未来を暗示しているようです。


 科学のドレミファ」 から
”人間が、地球の上にいなくなってしまったら、もう科学もありません。人間が地球上に生きていなくなったら、今度は、放射線をエネルギー源とする別な生物が地球を支配し、その生物の科学が生まれるだろう、なんて頭で考えるのは結構です。しかし、のり子さん、ひとし君。どうかあなた方は、人間をいつまでも生き続けさせるために、いろいろと勉強してください。
230年前の先輩は、このことを強くお願いして、消え去ることにいたしましょう・・ ”



参考ドキュメンタリー映画
映画『100,000年後の安全』公式サイト




 平成23年8月14日  メガソーラーシステム見学


 14日(日)は課外授業として、川崎浮島にできたばかりの大規模太陽光発電所(メガーソーラーシステム)へ生徒6名と一緒に行って来ました。ガイドさん付きの見学ツアーに参加し、展望スペースからは巨大なメガーソーラーを見ることができました。



   
 浮島処理センターから入ります。  プラスチック処理ラインの説明
   
 屋上から:アクアラインの風の塔  羽田空港もすぐ近くです。



        
浮島太陽光発電所 
展望スペースから撮影)
   
  
(横浜スタジアム4個分・サッカー場14面分)

  所在地 川崎区浮島町(アクアライン入り口近辺)
  受注者    東芝
  太陽光モジュールメーカー    シャープ
  太陽電池出力    約7000kW
  推定発電電力量    約740万kWh
  CO2排出削減量(推定)    約3100トン
  敷地面積    約11ヘクタール
  モジュール枚数    37926枚
  モジュール傾斜角度    10度

今回の課題は、このような「メガソーラーシステムを全国に増やしていく方法」です。考えてみましょう。






 報告


7日の日曜日は桜木町・紅葉坂の青少年センターで「科学の祭典」、横浜みなとみらいの大桟橋では横浜エコスクール(YES)のいろいろな催し物があり、私は終日、JAXAの補助講師として実験のお手伝いをし、YESにはお昼の休憩時間に自転車でかけつけました。



 
8月7日  科学の祭典・神奈川大会

   
 未来のソーラータウン模型  電気自動車の試乗体験会
   
 一番人気「くるくるレインボー」  東海大学のブース
   
 東芝主催のおもしろマジックショー  JAXAのロボットアームの工作




   
 8月7日  横浜市・地球温暖化対策統括本部(YES)

   
 大桟橋  デッキから
   
 大桟橋ホール入り口  コンサート会場
   
 YESパートナーの紹介コーナー  学院のパネルもありました。




 報告


さて富士山の麓で行われた創造性の育成塾の夏合宿も10日で終わり、全国から集まった生徒の皆さんは11日に帰路につき、今は自宅でのんびりされていることと思います。育成塾開校式と閉校式の有馬塾長のお話はとても参考になります。是非、育成塾HPの録画でご覧になってみてください。

連日行われた実験は、高校で習う内容も多く含まれていて中学2年生にとっては少し難しいものばかりですが、ベテランの先生の指導でわかりやすく楽しい授業になっています。HPで見ることができます。


       
      
創造性の育成塾HPより
 ワイヤレスマイクを作る実験(8/5・5時限目) 中央が学院生のU君
 指導: 中村日出夫 JAXA 宇宙教育センター長





       
  創造性の育成塾HPより
リニアモーターカー走行の見学(8/6・3時限目)と講義
指導: 鉄道総合技術研究所 浮上式鉄道技術研究部 岩松部長  
「リニアモーターカーと超伝導技術」

 

                                
  
        創造性の育成塾HPより
「光とは何か?」 (8/9・3時限目)  
指導:北原和夫 東京理科大教授・東京工大名誉教授




 
     創造性の育成塾HPより
有馬塾長  「物理学の歴史  原子・原子核そしてクオークへ」  
終了証書授与式 (8/10・6時限目)

創造性の育成塾  第6回夏合宿  夏合宿の時間割、
授業内容はこちら  8月10日 (木) 5時限目

創造性の育成塾





7月24日の土曜日は横浜市の「エコ教室」が新横浜の日産スタジアム前で開催されましたが、今回は学院の「フロンティアクラス」が担当させていただくことになり、備長炭を使ったろ過の実験とボーコーの工作を来場された小・中学生の皆さんにしていただきました。
特にレインボースコープは大盛況で100個以上作りました。今回はysfh生のS君にスタッフとして加わっていただきましたが、二人とも大忙しでした。ありがとうございました。




      
        
                トリコロールカラーのレインボースコープ
                






翌・日曜日のフロンティアクラスは、まず「DNAとは?」というテーマで解説をして、そのあと「ブロッコリーのDNA抽出実験」を行いました。全員上手にDNAを取り出すことができました。



   
 ミニすり鉢でつぶし抽出液を注ぎます  茶こしでゆっくりろ過します
   
 無水エタノールを加えるとDNAが現れます  手で感触を確かめています

実験のあとDNAの基礎知識確認のミニテストを行いました。皆さんもやってみてください。全部正解した生徒が一人いました。



     DNAに関する 10問


1. DNAを訳すと      ①  ダイナミックリボ核酸

              ②  デオキシリボ核酸

              ③  デリカシーリボ核酸

              ④  ドメスティックリボ核酸




2. DNA1本の長さは?   ①  約1.8μm(マイクロメートル)

                ②  約1.8mm

                ③  約1.8cm

                ④  約1.8m

              μm(マイクロメートル)は、1mmの1,000分の1




3. DNA1本の太さは?    ①  約500分の1mm

                ②  約5000分の1mm 

                ③  約50000分の1mm

                ④  約500000分の1mm




4. 人間一人のDNAの数は?(ヒント:細胞の数と同じです)

    約60万個

    約60億個

    約60兆個

    約60京個

           ※  京(けい)は、兆の1000倍です。



5.核内のDNAをすべてつなぎ合わせると、太陽と地球を何往復出来るか?

                     3往復

                     30往復

                     300往復

                     3000往復


※ 月と地球だと13万往復になります。



6. DNAの幅をカセットテープの幅とすると、長さはどのくらいになるか?

                      東京~横浜

                      東京~鹿児島

                         東京~ベトナム

               ④    東京~エジプト



7. DNAは何というタンパク質に巻き付いているか。

   
                 ①  ヒストン

                 ②  シャペロン

                 ③  アルギニン   

                    ④   グリシン


.    7のタンパク質に巻き付いたDNAがコイル状に巻かれて棒のようになり、
    幾重にも折り畳まれた状態が染色体です。さてヒトの染色体は何本

   

                      26

                      36

                      46

                      56


9.  DNAを構成する塩基(A・C・G・T)の正しい組み合わせはどれ?

    A:アデニン  C:シトシン G:グアニン T:チミン

         アデニン+チミン   グアニン+シトシン

         アデニン+グアニン  チミン+シトシン

     ③   グアニン+チミン   アデニン+シトシン

10. ひとつの核の中に塩基対はいくつありますか。    

                      ① 
 300万

                          3000万

                          3億

                          30億 

 


 答えです。

1.2.3.4.5. 6. 8. 9. 10.








 平成23年7月17日(日)  自己表現活動模擬テスト 風力発電


その後、竹串からグラファイト(黒鉛)のフィラメントを作る実験をしました。


エジソンは何千種類もの中から京都の竹を使って実用化しました。




 ちょっと、ひと休み

7日は七夕でしたが、あいにくの曇り空で、織り姫星(こと座のベガ)と彦星(わし座のアルタイル)は会うことができませんでしたね。

                     

右上がベガ(0.0等星・25光年)、下がアルタイル(0.9等星・17光年)、左上がデネブ(はくちょう座の1.3等星・1424光年)です。

ベガとアルタイルはお互い比較的近い距離(8光年・約76兆km)にありますが、夏の大三角の一つのデネブは、二つの星とはかけ離れたはるか遠くにある星です。光の速さで1400年もかかる距離にありますので、飛鳥時代の初めにデネブを出た光が今地球に届いています。私たちが見ているデネブは1400年前の姿です。(最近までは1600光年といわれていましたが、最新の資料によると1424光年と記されています)

それでも1等星でいられるのは高温でとても明るいからです。絶対等級はー7.2等星です。もし太陽をデネブの位置まで持っていくと太陽は15等星になってしまい、天体望遠鏡でも探すのは大変です。



 ※ 絶対等級

すべての星を10パーセク(32.6光年)の位置に配置したと仮定したときの明るさです。太陽は実質等級はー26.8等星ですが、絶対等級は4.8等星になってしまい、都会の空では見ることができなくなってしまいます。

もし、デネブを冬の星シリウス(8.6光年)の位置まで近づけると満月ほどの明るさになります。










平成23年6月19日(日 移動科学教室 IN 綾瀬市役所




県立神奈川青少年センター科学部主催の「移動科学教室」で実験
ショー「空気と水の力」「燃焼と爆発」の実演、工作実習では「

ボー
コー」を作成しました。

   
 綾瀬市役所  実験
   
学院で作った レインボースコープ  穴からのぞくと・・









                        

  2011年 4月~のテーマ   エネルギーシフト





現在、大震災による福島第一原発事故の懸命な沈静作業が続けられていますが、一刻も早く日本
中の皆様が安全な状態で生活できることを願ってやみません。

そこで昨年度の”環境問題を考えるシリーズ”の続編として、
「原子力からのシフト」の必要性として
代替エネルギー について考えていきたいと思います。


現在は原子力発電に電力供給の
3割を依存していますが、現在よりも電力量が30%少なかった
時代は約30年前の1980年代です。当時はパソコンはまだ登場してなく、自動食器洗い乾燥機や
家庭用キッチンヒーター・温水洗浄便座などもなく、またエアコンを含む家電製品の普及率もそれ
ほど高くはありませんでした

しかしその後の電力消費量の急激な増加により徐々に原子力発電所も増え、現在に至っています
。生活自体は非常に便利になりましたが「このまま原子力に頼っていてよいのか?」という問題意識
も高まってきているのも事実です。

そこで今回の原発事故により日本中が企業・一般家庭を問わず節電対策をすることによって、電力
消費量をかなり削減できることがわかりました。さらに今、注目されている
太陽光発電等の自然エ
ネルギー
への転換によって、原子力発電は減らしていけるのではないか、また数十年先には、廃止
できる可能性も考えられています。


そこで何回かに分けて、原子力から
自然エネルギーへのシフトへの移行について考察していきます
。まずは他のエネルギーとの比較のために原子力発電のしくみを理解しておきましょう。







  (1) 原子力発電のしくみ

原子力発電は、原子炉の中で、ウラン燃料の
核分裂反応により発生する熱を利用して湯を沸かし、
その蒸気で大きな
タービン(羽根車)を回して電気を作ります。

それに対して火力発電は石油・石炭・天然ガスなどの化石燃料をもやし、ボイラーで水を熱して蒸気
を作ります。大きな違いは蒸気を発生させるしくみが違うということです。



   原料  蒸気を作っているところ
 原子力発電 ウラン235  原子炉
 火力発電  石油・石炭・天然ガス  ボイラー



詳しくは次の東京電力のサイトでご覧ください。

原子力発電のしくみ|原子力|東京電力







  (2) 原子力発電の燃料


原子力発電はウランが核分裂する時に発生する熱を利用しています。ウランには核分裂しやすい
ウラン235と、核分裂しにくいウラン238があり、発電用のウラン燃料はウラン235の比率を3~
5%にしてつくられています。

物質の化学的性質は電子の個数つまり陽子の個数(ウランは
92)で決まり、原子核の中の中性子
の個数は関係ありませんが、陽子の数が同じでも中性子の数が違う元素が存在します。それを

位体
(アイソトープ)と呼んでいます。

ウラン235も238もウランの同位体で、その数字は陽子と中性子を合計した数字になっています。
ウランの陽子の数は92個と決まっていますので、中性子の数はウラン235は
143個、ウラン23
8は
146個となります。


                 
 いろいろな同位体

 同位体  陽子の数  中性子の数  存在比(%)
 ウラン235  92  143 0.7% 
 ウラン238  92  146 99.3% 
 水素    0  99.99%
 重水素  1  1   0.01%
 ヘリウム3    1   0.0001%
 ヘリウム4  2  2  99.9999%
 炭素12  6  6  99%
 炭素13  6  7   1%






 補足説明


核分裂反応は、ウラン235に
中性子がぶつかることによって起こります。いったん核分裂が始まる
と、飛び出した中性子が次々とウラン235にぶつかり、連続して核分裂反応が起こります。
この連鎖反応が持続して進む状態を
臨界(りんかい)と言い、臨界を起こす量が臨界量です。




         



ミクロな世界のエネルギー単位として、
eV(電子ボルト)がありますが、これは1つの電子を1ボルト
(V)の電圧で加速したときの電子のエネルギーを表しています。1MeVは、100万eVです。
日常的なエネルギーの単位としてよく使われる1カロリーというのは2.6x10
19eVです。

核分裂によるエネルギーは非常に大きく、
1gのウラン235が核分裂すると約火薬20トン分のエネ
ルギーを放出します。







  プルトニウムについて

プルトニウムは1940年にアメリカの科学者シーボーグによって発見された原子番号
94の元素です
。冥王星(プルトー)にちなんで名がつけられました。あまりにも重い原子なため天然には極微量しか
存在せず、人工的に作られました。

その放射能は非常に強く体内から排出されにくいため大変危険です。現在の核兵器に使われてい
るのはプルトニウムです。長崎におとされた原子爆弾はプルトニウム爆弾でした。また、ウランより
核分裂しやすく臨界量は12.5kgです。

また、プルトニウムには質量数238、239、240、241、242など15の同位体があります。
軽水炉でウラン燃料を燃焼させたとき質量数235のウランは核分裂を起こし中性子を放出します。
この時発生した中性子を核分裂しないウラン238が吸収することによってウラン238から
ウラン
239
になります。

このウラン239が
ベータ崩壊してネプツニウム239原子番号93)となり、もう一度ベータ崩
プルトニウム239になるのです。さらにこのプルトニウムが中性子を吸収するとプルトニウム24
0、241、242が生成されます。すべてのプルトニウムはこのようにして作られているのです。



                    
※ ベータ崩壊

ベータ崩壊とは
中性子1つが陽子になりバランスをとって安定になろうとする崩壊で中性子1個から
陽子1個と電子1個と中性微子ができます。ベータ崩壊では原子は違う種類の原子になりますが,
質量数は変化しません。このときに
高速で放出される電子がβ(ベータ)線です。




               β崩壊          β崩壊
               →            →      
      
ウラン239      ネプツニウム239    プルトニウム239
    
  (原子番号92)       (原子番号93)       (原子番号94)

                
↓              ↓

             β線(電子)        β線(電子)
    



※ 原子量は239でみな同じですが、中性子が陽子に変わっていきますので原子番号は1ずつ
  増えていきます。原子番号=陽子の数で
陽子の数が異なると違う元素になってしまいます。





                     他の放射線



                   
α(アルファ)線   

数多くの陽子や中性子からできている重い原子核からは、陽子2個と中性子2個がひとまとめ
になったヘリウム原子核が出ます。このヘリウム原子核がα線です。


                   
γ(ガンマ)線

α線やβ線が出た後、さらにおちついた状態になるために出されるエネルギーがγ線です。

γ線は短い電磁波でもあります。


                      
中性子線

ウランに中性子があたって核分裂をする際、2~3個の中性子が放出されます。それを中性
子線といいます。


                       
続き

このなかで普通の原子炉(軽水炉)で核分裂をするのは質量数
239241のプルトニウムで核燃
料として使用できます。

こうして原子炉の中でできた核分裂をするプルトニウムは現在の原子炉でも燃料として原子炉に
装着したウラン燃料とともに発電に利用されており、発電量の30~40%はプルトニウムの核分
裂のエネルギーによるものになっています。





原子炉に水が入っているのは、水には核分裂を起こさせるために中性子のスピードを落とす役割
(中性子は水にぶつかって遅くなります)と、熱を伝える役割があるからです。また
制御棒は中性
子を吸収して、核分裂反応をコントロールしています。


原料のウランを焼き固めたものを
ペレット(直径・高さとも1cmの円柱状で重さ10gの固形燃料)
と言います。ペレット1個で一般家庭の約8~9ヶ月分(2500kw)の電気を作ることができます。
                       

このペレットを約350個詰めたさや状の棒を
燃料被覆(ひふく)管、または燃料棒と呼んでいます
。さらにこの燃料棒を約70本束ねたものを
燃料集合体と言います。長さ約4.5mで,幅は約14
cmあります。この集合体は110万kwの出力では764本、135.6万kwでは872本入っていま
す。



詳しくは次のサイトで

原子力発電の燃料|原子力|東京電力








  原子力発電と原子爆弾の違い

1945年8月6日に広島に原爆が投下され多くの犠牲者を出しましたが、広島の原子爆弾は核分
裂しやすい
ウラン235の割合を100%近くまで濃縮して瞬時に核分裂連鎖反応を引き起こし、
大量のエネルギーを一気に発生させたものでした。

一方、原子力発電では、ウラン235が
3~5%しか含まれていない燃料を使い、3~4年かけてじ
わじわと核分裂させて少しずつエネルギーを出し続けます。この燃料は一気に各分裂させようとし
ても、核分裂しにくいウラン238が中性子を吸収して、核分裂連鎖反応の増大をおさえる働きをし
ます。








 廃棄物処理問題

我が国では放射性廃棄物は、再処理施設において使用済燃料からウラン・プルトニウムを回収し
た後に残る核分裂生成物を主成分とする「高レベル放射性廃棄物」 と、それ以外の「低レベル放
射性廃棄物」と大きく二つに分けられます。

「低レベル放射性廃棄物」は、発生場所や放射能レベルによってさらにいくつかの区分に分ける
ことができます。放射性廃棄物の区分別の保管量などをまとめると表のようになります。



廃棄物の種類   廃棄物の量
 放射能レベルの比較的高い廃棄物  
 2 放射能レベルの比較的低い廃棄物  
 放射能レベルの極めて低い廃棄物 1~3  200リットルドラム缶約60万本
  超ウラン核種を含む放射性廃棄物  200リットルドラム缶約14.5万本
ウラン廃棄物  200リットルドラム缶約10.4万本




            原子力発電所及び原子力発電に関連する施設

   

                    資源エネルギー庁HPより




   
プルトニウムとウランを混ぜた
MOX燃料を通常の原子力発電所(軽水炉・サーマルリアクター)
で利用することを
プルサーマルといいます。 


            



   
                                      ↓
                         
                                  
青森県 六ヶ所村


                        
                               
六ヶ所村に関する情報サイト





私たちが現在利用している、エネルギー資源にはすべて限りがあります。原子力発電所に利用
されているウランにも、もちろん限りがあります。エネルギー資源のほとんどを輸入に頼っている
日本は、その資源利用について真剣に考えていく必要があります。プルサーマルでは、再処理で
回収されたウランとプルトニウムをリサイクルすることから、エネルギーの有効活用が図られます
。例えば、MOX燃料工場で一年間に製造するMOX燃料から得られるエネルギーは、青森県で
消費する4~5年分の電気に相当します。



   


                    
                    日本原燃HPより





 世界各国の原子力発電所の稼働・計画状況


  

                  
エネルギー白書2010から










 G8各国と韓国・中国の原発数と原発への依存度


  原発基数   建設中  計画中  依存度
 アメリカ  104  1  8  20%
 フランス  58  1  0  75%
 日本  54  4  11  29%
 ロシア  28  11  13  18%
 韓国  20  6  2  34%
 イギリス  19  0  4  18%
 ドイツ  17  0  0  26%
 カナダ  17  0  0  15%
 中国  13  30  23  2%
 イタリア  0  0  0  0%
 全世界  436  建設・計画  合計176  

                ※ 依存度は2009年 世界原子力協会調査




※  国土面積当たりの原発基数で比較すると・・

   原発基数  国土面積 単位/万km  1万km当たりの原発基数
日本   54  38  1.42基
 フランス  58  55  1.05基
 アメリカ  104  963  0.11基
 ロシア  24  1710  0.01基

日本が世界1位で、アメリカの約13倍、ロシアの142倍になります。







フランスからの電気輸入量   単位は、億kWh




                    
イギリス              ベルギー
                 
                               
                    85.60              84.66


                           
       
   スイス               フランス                 ドイツ

                       
        109.97                                   164.43


                           

                    
スペイン             イタリア

                              
                    65.98            152.59


※ イタリアは原発基数は0ですが、フランスより多くの電気を輸入しています。ドイツも輸入量が多いです。
   
スイスはEU非加盟ですが、原発は5基保有しています。







                 
 IEA Electricity Information 2009より作成







 G8各国の原子力政策 (2011年5月27日読売・朝日両新聞より)


 日本  原子力と化石燃料のほか、自然エネルギーと省エネの4本柱を中核に
 アメリカ  原子力は気候変動防止に有効。事故の教訓は次世代の原発に反映
 ロシア  原発は最も経済的なエネルギー源。設計や建設、運用上の規則を厳守
 フランス  現時点で原子力の代替えはない。最大限の安全性向上策を考えるべき
 ドイツ  出来るだけ早く核エネルギーから脱却し、再生可能なエネルギーへ変換
 イギリス  原子力は将来も、エネルギー供給の一翼を担うべき
 イタリア  2013年に予定していた原子力発電の再開を無期限延期する
 カナダ  国内原子炉の総点検と緊急事態対応の見直しを実施する








  原発からの脱却   各国の動向


 ドイツ



                   2022年 脱原発決定


ドイツのメルケル政権は、2011年6月6日、国内に17基ある原子力発電所を2022年までに
閉鎖し、風力などの再生可能エネルギーを中心とした電力への転換を目指す政策を閣議決定
した。

計画によると、17基のうち、現在運転を中止している8基は運転再開を認めずそのまま閉鎖。
うち1基は電力供給が切迫した場合の「予備機」として13年まで温存する。残る9基は、15年、
17年、19年に1基ずつ、21年に3基、22年に最後の3基を閉鎖する。

メルケル首相は脱原発にあたり、

① 安定的な電力供給

② ドイツ産業界の競争力維持

③ 地球温暖化対策の目標達成

④ 電力やエネルギー源を他国に依存しない ー との方針を掲げている。

原子力エネルギーは2011年現在、ドイツの電力供給の約23%。約17%の再生可能エネル
ギーを20年までに少なくとも
35%まで増やす一方で、省エネや節電を促すなどの政策で20年
までに電力消費量を
10%削減する。

                                             2011年6月8日 朝日新聞 要約








 オーストリア

   

                2015年までに輸入電力も脱原発


憲法で原発禁止をうたうオーストリアが「反原発」の動きを先鋭化させている。老朽化を抱える旧
共産圏の国々に囲まれ、西欧諸国の中でもひときわ危機感が強い。

ウィーンの西、約30キロのドナウ川のほとりにあるのが
「世界1安全な原発」と呼ばれるツベン
テンドルフ原発である。福島第1原発と同じ沸騰水型炉。170万世帯への電力供給力を秘める
が、実は
一度も稼働していない

完成直後の1978年、反対運動の盛り上がりを受けて国民投票が行われ、わずか1%未満の
差で「お蔵入り」が決まったからだ。

建設費を含め約10億ユーロ(約1200億円)を費やしたとされる施設には、ドイツから原発技術
者が訓練に訪れるか、テレビドラマの撮影ぐらいしか出番がない。最近は管理棟の一部を小学
校の仮校舎として貸し出していた。

同国では消費電力の約60%を水力、約30%を火力発電で賄う一方、約6%は近隣諸国の原
発による電力を輸入している。だが、福島の事故の直後の世論調査では、9割が欧州全体の脱
原発を求めた。

世論の高まりを受け、政府も風力や太陽光などの代替エネルギーへの助成を拡大する法案を発
表。
2015年までに原発による電力の輸入に全く頼らなくするとの目標を掲げた。

                                            2011年5月31日 朝日新聞 要約



 
参考  中・東欧諸国で稼働する原発

ウクライナ  15基 
 チェコ  6基
 スロバキア  4基
 ハンガリー  4基
 ルーマニア  2基
 ブルガリア  2基
 スロベニア  1基

※ 中・東7ヶ国で稼働する原発は現在34基で、多くが旧ソ連型である。こうした老朽原発が国境をはさんで、
数100kmに点在している。代替エネルギーへの開発には膨大なコストと時間がかかる。中・東欧の国々は、
経済危機で資金が不足し、電力供給の多くを原発に依存するエネルギー体制も確立しており、そう簡単には
転換できないと言う。ウクライナのアザロフ首相は地元メディアに「金持ちの国だけが、原発閉鎖の可能性を
議論できる」と語った。



北欧  デンマーク ・ スウェーデン

             

バルト海をはさんだ両国も脱原発に向かっている。スウェーデンのバーセベック原発は「脱原発」
の方針に沿って1999年に1号機、2005年に2号機の運転が止められた。核燃料は運び出さ
れ、廃炉作業が行われている。

スウェーデンは今、原発の数を現行の10基に抑える政策をとる一方、省エネ型のエコタウン作り
を各地で進めている。エネルギー大量消費時代の終焉をにらんだ動きだ。

自然エネルギーを利用したもので目を引くのが、
海水を使った地域冷暖房システムだ。地下深く
に海水を貯蔵し、ヒートポンプで冷やしたり温めたりして夏の冷房、冬の暖房に利用する。住宅
のゴミは自動搬送システムで焼却炉へ運ばれ、熱や電気のエネルギーを取り出す。

首都ストックホルムでは、自宅地下に掘った
地中熱を暖房に利用する住宅や、メタンガスで走る
公共バスが珍しくない。

忘れてはならないのは、自然エネルギーの利用拡大に向けて、
政府がさまざまな手立ての活用
に努めてきたことだ。

木質バイオマスの急速な普及は、炭素税の導入によって化石燃料の価格を割高にしたことが引
き金となった。送電線を開放する
電力市場の自由化も、熱と電力を供給するコージェネレーショ
ンの企業や小規模発電業者の市場参入を促した。



一方、デンマーク政府は最近、長期戦略を発表した。デンマークは80年代に
原発導入を断念
て以来、石油や石炭などの化石燃料と、風力やバイオマスといった自然エネルギーの2本柱でや
ってきた。今後は自然エネルギーに一層力を入れ、2050年には
風力発電などで人々の生活を
支え、化石燃料からの脱却を目指す。

海洋に巨大な風力発電機を建設する。電気自動車に風力発電の電力をためて利用する。こうし
た挑戦を成功させるための実証実験が始まった。

今、電力生産の3割を占める自然エネルギーを2020年までに6割強に増やすのが当面の目標
だ。気候変動とエネルギー問題を担当するリュッケ・フリース大臣は語る。「福島第1原発の事故
で世界の原発離れが進めば、石油の争奪戦は激化するだろう。まずは風力発電を輸出産業の
柱に育てていきたい」



デンマーク経済は1980年以来、着実に拡大したが、エネルギー消費はほぼ横ばいだった。
スウェーデンの経済は1990年~17年間に5割ほど拡大したのに、温暖化ガス排出量は
9%
減った。日本の経済は同じ期間中に3割弱の拡大にとどまり温暖化ガス排出量は9%も増えた。

「わが社の省エネ技術は世界1」と日本企業が鼻を高くしている時に、北欧諸国は社会全体で、
省エネと「脱化石燃料」に黙々と取り組んでいたのである。

化石燃料の輸入を減らした分を
新時代へのエネルギー投資に回すことで国内に産業と雇用を生
み出す。それが北欧流の「成長戦略」である・


                                            2011年5月22日 朝日新聞 編集


  EUで加熱「脱原発」論争


欧州内での原子力調整が難航している。欧州連合(EU)域内の14ヶ国で稼働中の原子炉143
基の安全性テスト基準をめぐり、ドイツは原発縮小に消極的な英仏と対立、ドイツとの国境付近
に自国初の原発建設を計画していたポーランドも、ドイツの反発に困惑している。

その一方、チェルノブイリ原発事故(1986年)で全廃したイタリアでは、6月12・13日の再開の
是非を問う国民投票で原発反対派が圧勝。あらためて国民がノーを突きつけた。


陸続きの欧州で、近隣諸国と足並みをそろえることなく一国が単独で脱原発を表明することの意
味は小さい。国内の選挙対策という事情もあり、ドイツは素早く脱原発路線に突き進んだわけだ
が、しかし1国のみでは対応できない原発事故に備えるためにも、欧州の議論をけん引きする役
割をこそ担うべきなのではないか。

                             2011年 6月17日 神奈川新聞「文化 Culture」欄から抜粋



 放射線と放射能


原子の中でごく一部のものは不安定な性質をもっており、エネルギーを放出して安定した別の原子に変わろうとします。これを原子核崩壊と呼びます。このとき出るエネルギーのことを放射線と呼び、放射線を出す物質のことを放射性物質といいます。放射能とは、原子核が崩壊して放射線を出す能力を意味する言葉で数量的には1秒間当たりに崩壊する原子の数で示されます。

私たちの身の回りにあるもので例えると、電球を放射性物質と思えば、放射線は電球から出る光ということになります。

  
                                                            

                  放射線
                  放射性物質

  
                 東京電力HPより








 1年間に受ける自然放射線の量


私たちの回りには、もともと自然に放射線が存在します。宇宙からふりそそぐ放射線、大地から出る放射線、食物にも放射性物質が含まれています。また、空気中にはラドンという放射性物質が存在し、放射線を出しているなど、常に私たちは微量の放射線に囲まれて生活しています。 

1年間に受ける自然放射線の量は、世界平均で年間2.4ミリシーベルトです。この中には、レントゲンなどの人工放射線は含まれていません。1シーベルトは1000ミリシーベルト、1ミリシーベルトは1000マイクロシーベルトです。



  
                            東京電力

                      東京東京電力HPより

                
私たちの身の回りには多くの種類の放射性物質があり、私たちは食べ物や呼吸によってそれら
を体内に取り込んでいます。
カリウムは自然界に存在するミネラルの一種で、人間の体内で塩
分を低下させ血圧の上昇を制御するなど、健康を保つために必要不可欠な成分です。

このカリウムには
カリウム40という放射性物質がごくわずか(0.01%程度)ですが、含まれてい
ます。そして食べ物と一緒に体内に取り込んでいます。これらの放射性物質は時間の経過とと
もに放射能が低くなり、新陳代謝されて体内では、ほぼ一定の割合が保たれています。



  放射性物質の特徴

 放射性物質  代表的な同位体  半減期  人体への影響
 ヨウ素  ヨウ素131  約8日  甲状腺にたまりやすい
 セシウム  セシウム137  約30年  筋肉などに広がる
 ストロンチウム  ストロンチウム90 約29年   骨に蓄積される
 プルトニウム  プルトニウム239  約24000年  肺などに吸着する

                       ※ どれも発がん性の恐れがあるといわれています。



                       ※ 半減期 

放射性物質は、原子の崩壊の時に放射線が出るので、崩壊が進むにつれて放射能は弱くなり
ます。その物質の放射能が元の半分になるまでの時間(期間)を
半減期といいます。

例えば上の表にあるように、ヨウ素131の半減期は8日ですので8日ごとに半分になっていきま
す。また放射性物質は放射線を出すと別の物質に変わりますので、ヨウ素131は
キセノン131
という物質になります。

そして16日で4分の1、24日で8分の1、32日で16分の1というように減っていき、3ヶ月弱で、
1000分の1になります。しかし、半減期が約30年の
セシウム137は、1000分の1になるの
300年かかる計算になります。


※ ウラン235の半減期は7億380万年です。地球が誕生してから約46億年が経ちますが、
  地層の古さなどを測定する時にも使われています。



 新エネルギーへのシフト


太陽光発電や風力発電などのように、地球温暖化の原因となる二酸化炭素(CO
2)の排出量が
少なく、エネルギー源の多様化に貢献するエネルギーを
「新エネルギー」と呼んでいます。

日本の法律では「技術的に実用段階に達しつつあるが、経済性の面での制約から普及が十分
でないもので、石油代替エネルギーの導入を図るために必要なもの」とされ、10種類が指定され
ています。エネルギー資源の乏しい日本にとっては、貴重な純国産エネルギーと言えます。



現在、化石燃料の利用による地球温暖化が進んでいます。地球の平均気温も徐々に上昇して
います。しかし、急激な変化ではないので将来の危険性を認識している人が少ないのも事実で
す。

ところが、実際に
深刻な危機が起きてからは遅いのです。それは今回の東日本大地震における
巨大津波の被害や原発の事故を目の当たりにして私たち日本人は身にしみてわかりました。
「あの時、~をやっておけば・・ こうしておけば・・」では遅すぎるのです。

世界では、化石燃料やウランからの脱却を真剣に考えて実施している国も数多くあります。
その先陣として経済的にも効果が期待される
太陽光発電について考えていきたいと思います。





                    
資源エネルギー庁HPより


             









  Vol. 1 太陽光発電




    

               JPEA(太陽光発電協会HPより)




地球に到達する太陽エネルギーは、
18万テラワット(テラは1兆、ワットは1秒間あたりの電気
エネルギー)に及びます。このうち約30%が大気や雲で反射され残りの
70%の12万6000
テラワットが地球表面に到達しています。

もしこの光エネルギーを全て電気に変えることができれば、太陽が1時間に地球にふりそそぐ
エネルギー量で、世界で1年間に使用するエネルギー量をまかなうことができます。

太陽の寿命はあと
50億年ほどと言われていますので、事実上、枯渇することのない半永久的
なエネルギーです。

太陽光発電は、
シリコンなどの半導体を使い、光があたると電気が発生する現象を利用し、光
を直接電気に変える発電方法です。

発電量は、緯度や日射強度・天候条件・設置条件などによっても異なりますが定格出力1KW
あたり、年間
1000KWhの発電が可能です。



 発電のしくみ



       

                
 図1  新エネルギー財団HPより


太陽電池の
N型半導体P型半導体の間には、(+)と(-)の電位差が生じています。 しかし、
光が当たっていない状態では、そこに導線をつないでも、電気は流れ出すことはありません。

太陽電池に光が当たると、P型半導体の(-)電子がN型半導体(+)のホールに移動し、不安
定な状態になったN型半導体の自由電子(-)が導線を伝ってP型半導体に向かって移動する
ことにより、電流が流れることになります



 詳しい説明


半導体の中で
自由電子が多いものをN型半導体、ホール(電子の空席)が多いものをP型半導
体とよんでいます。(図1参照)N型半導体はシリコンに不純物として
リンを混ぜ自由電子をつく
ったもので、P型半導体はシリコンに不純物として
ホウ素を混ぜて、ホールをつくったものです。

実際のセルではN型半導体とP型半導体は1枚板になっており、上の層の自由電子が下の層の
ホールを埋めて、自由電子もホールもない接合面
(PN接合)ができます。図1の緑色の板です。
この壁によって、上は自由電子が、下はホールがそれぞれ安定して存在する層となります。


                    
ここに光があたると

① PN接合で新たに生まれた自由電子は、安定して存在できるPN接合の上の層に移動し、同
時にホールも生まれ、安定して存在できる下の層へ向かって移動します。

② 光が当たるかぎりこの状態は続き、PN接合の上側には自由電子がどんどんたまります。ま
た下の側にはホールがたまり、電圧が高まった状態になります。ここで上の層と下の層を
外部回
でつなげば、大量の自由電子が外の回路を通って下の層に流れ込み、その途中で電気を生
みだすことができます。(図1の右側部分)







    

              
 JPEA(太陽光発電協会HPより)


一般住宅の屋根には、濃紺のパネルが数枚から数十枚乗っています。このパネルを
モジュール
とよんでいます。モジュールは、縦横1m前後、厚さ数cmの大きさで、重さが10kg弱ほどです。
住宅用の太陽電池を購入する場合、このモジュール単位で購入することになります。

そして、モジュールの中には、10cm四方、厚さ数mmの小さな板が数十枚並んでいます。この
小さな板が太陽電池の本体で
「セル」とよばれています。

セルは上面と下面で電極が異なり、多くは上側がマイナス極、下側がプラス極になっています。
セル1枚で発生する電圧は約
0.5Vと低いので何枚も直列につなぐことで、電圧を上げていま
す。

セルの材料に使われているのは
シリコン(ケイ素)です。シリコンが使われるのは、シリコンが
導体
というのが大きな理由です。半導体とは、条件次第で電気を通す(自由電子が生まれる)性
質がある物質です。

例えば、光を当てることなどがその条件になります。太陽電池でシリコンが使われるのはこの特
性があるからです。半導体にはシリコン(Si)の他にも
炭素(C)やゲルマニウム(Ge)があります
が、ゲルマニウムの資源量はシリコンの18万分の1しかなく、炭素はそれ以上に少なく、半導体
としての技術も確立されていません。


                   
地球の地殻内での存在割合

         酸素46.4%     シリコン28.2%  アルミ8.2%   鉄5.6% Ca4.2%  その他

シリコンは主に酸素と結合し、二酸化ケイ素の形で砂や岩石に含まれています。1位の酸素は気体としてでは
なく、シリコンと化合した二酸化ケイ素として、また酸化鉄や酸化マグネシウムなどといった化合物の状態で
存在しています。








      


 余剰電力買い取り制度

日中、太陽光発電で電気のうち、自宅で使用した余りを電力会社が買い取る制度のことです。
その際には、すでにある電線を逆流させるようにします。太陽電池は夜間は発電できないので、
夜や発電量が十分でない時は、電力会社から電気を買うことになります。






 世界の太陽光発電導入量

   

                     
エネルギー白書2010から

太陽光発電については、世界全体(IEA諸国)で約1,343万kW(2009年9月時点)が導入されてい
ます。太陽光発電の導入量は、2004年までは日本が世界最大でしたが、近年、
ドイツ及びスペ
イン
で高額、長期間にわたる固定価格買取制度(フィード・イン・タリフ)が実施されたことにより、
両国での導入量が急速に拡大しています。

例えばドイツでは、2009年に運転開始した設備能力30kW以下の太陽光発電設備に対し
約58円
/kWh
の買い取りを20年にわたり実施するとしています(2009年1月以降適用)。しかし、太陽光
発電の急激な拡大は、買い取り費用の負担を急増させるといった問題も生じさせ、買取価格の
水準や、制度対象の上限を見直すなどの動きも出てきています。


 フィード・イン・タリフ制度( 略称 FIT )

FITは、太陽光発電を運営すること自体を金銭的な魅力のあるものにしました。太陽光発電を行
っている人は誰でも、発電した電気を電力会社に買い取ってもらうことができます。

ドイツでは、太陽電池の設置コストの8%~12%の割合を毎年分配金として得ることができます
。しかも政府はこれを20年保証しています。これは環境問題に興味がない人にとっても投資す
る価値があると考え、設置する人が増加し、現在では
世界1位の導入量となりました。




  日本の場合


2011年の電気買い取り金額は、
1kwあたり42円です。契約時の金額はそのまま継続されま
す。今後太陽光発電が普及していくにつれ、価格は徐々に下がっていくものと思われます。現在
設置されている一般家庭の年間電気代は、売電込みで平均して1年間で8~10万円程度節約
出来るそうです。設置費用のローン返済に充当している家庭もあります。





太陽光発電設備の設置費用の補助について 


  
              神奈川県 横浜市の場合

   補助金  期限・上限
   1kwあたり 48000円  2011年12月22日まで
 神奈川県  1kwあたり 15000円  上限 52000円
 横浜市  1kwあたり 30000円 平成23年4月1日~24年2月15日まで
 2000件限定 上限 112000円

仮に
3.5kwで設置すると、国から168000円、県から52000円、市から105000円の補
助金が給付され、合計で
325000円になります。







 かながわソーラープロジェクト


可能な限り原子力エネルギーへの依存を低減するとともに、再生可能エネルギーへの大胆なシ
フトを行い、かながわ発のエネルギー革命を実現するため、太陽光発電を大規模に普及させ、
神奈川県が全国に先駆けて次世代エネルギーモデルを構築する取組みです。

                                     
神奈川県HPより

  黒岩祐治・神奈川県知事の計画

19世紀は石炭の時代、20世紀は石油の時代、21世紀は原子力ではなく太陽の時代だという
認識のもと、科学者や経済・法学者らと共に
「太陽経済」のあるべき姿を研究してきました。

そこで、個人宅にソーラーパネルを普及させるプロジェクトを山陰地方で、すでに進めていたの
です。

銀行と組んで100%融資の
「ソーラーローン」を作りました。ソーラーパネルの設置には、平均
200万円ほどかかるので、初期負担は大変です。そこでソーラーローンを使い、余剰電力を売
電すれば、その代金でローンを支払うことができるという仕組みを作りました。

十数年後にローン返済が終われば、その後はまるまるわが家の収入になるというのが「太陽経
済」の一つのモデルです。

今、県で検討していることはこれをもう一歩進め、県民の皆様が多額の設置費用を売電収入で
まかなうとともに、リーズナブルな価格で、安心してソーラーパネルを設置できることを目指す、
という
ソーラーバンク構想です。


現在の国の制度で電力会社が買い取るのは、各設置家庭の「余剰電力」ですが、これを「全量
買い取り」にすることが普及のカギだと思っています。これはドイツなどでも行われてきた普及
推進策です。

また全量買い取りの条件として、現在の買い取り価格(住宅用で42円/KWh、非住宅用で40
円/KWh)を
20年間保証することが制度的に必要です。これは国の政策に委ねる部分ですが、
実現すれば一気に加速するでしょう。

                                    2011年 6月17日 神奈川新聞より抜粋






  川崎でメガソーラーシステム稼働



   


川崎市川崎区浮島町の臨海部で10日、東京電力初のメガソーラー(大規模太陽光発電所)
「浮島太陽光発電所」が稼働した。横浜スタジアム4個分、約11ヘクタールの敷地に出力約
7000キロ・ワットのパネルが夏の日差しを反射する。

用地は、ゴミ焼却灰を埋め立てた市有地。一定期間、不特定多数の人が出入りする施設を
つくることができないなど法的な制約があるため、市が東電にメガソーラー建設を打診し、土
地を無償提供した。

東電は、同区扇島の自社所有地約23ヘクタールにも約1万3000キロ・ワットの「扇島太陽
光発電所」を建設中で、年末に稼働すれば、両施設で計2万キロ・ワット、約5900戸分の年
間使用電力量をまかなう国内最大級のメガソーラーとなる。

東電全体で最大約5500万キロ・ワットの供給力に比べれば微々たるものだが、「純国産の
エネルギーで環境性にも優れている」(東電広報部)と、導入に踏み切った。

神奈川県など35道府県とソフトバンク(孫正義社長)が7月13日に設立した「自然エネルギ
ー協議会」も、全国十数か所にメガソーラーを建設する計画を進めており、県は市町村に建
設候補地の推薦を求めている。


                                        2011年8月11日  読売新聞より抜粋



  メリット


               クリーンで枯渇しない

太陽光発電の最大のメリットは、エネルギー源が無尽蔵で、クリーンである点です。石油を燃焼
させて電気を起こす火力発電のように、発電時にCO
(二酸化炭素)や、SO(硫黄酸化物)、
NOx(窒素酸化物)などの大気汚染物質を発生させることがありません。



               設置場所を選ばない

太陽光発電は、導入するシステムの規模に関係なく発電効率が一定です。設置する場所の広さ
に合わせて自由に規模を決めることができるため、一般家庭から大規模施設まで、それぞれの
施設に合ったシステムを設置することができます。騒音や排出物もないので、日射量さえ確保
できれば、設置場所を選びません。屋根や屋上などへの設置のほか、近年ではビルの壁に設
置するケースも増えています。


                メンテナンスが簡単

太陽光発電システムは構造的にシンプルであるため、ほかの発電システムに比べメンテナンス
も簡単です。システムの寿命も比較的長く、現在、太陽光発電に用いられる太陽電池の耐用年
数は、20年以上とされています(設置場所などの諸条件によって変わります)。




 デメリット



           
蓄電能力がなく、発電量は天候に左右される


現在、太陽光発電の電気を蓄電する方法は採用されておらず、また曇りや雨天時には発電量は
低下します。(夜間は発電できない)


     
発電電力量当たりのコストが他の発電方法の数倍する


 発電方法  発電コスト 円/kW・h
太陽光(住宅用)  66 円
 太陽光(非住宅用) 73 円
 水力  11.9円
 石油火力  10.7円
 LNG火力   6.2円
 石炭火力   5.7円
 原子力   5.3円





 模擬問題


         あなたは資源エネルギー庁のメンバーに選ばれました。

(1)太陽光発電を普及させていくためにどんな方法を提案しますか。図などを使って具体的に
説明してください。


(2)太陽光を効果的に取り入れるための方法をいくつか考えてください。



                   いくつか意見がでました・・

(1)

○ 乗用車やバスの屋根に太陽パネルを取り付け、
ソーラーカーを増やす。
  設置費用の一部を国や自治体が援助し、税金面でも優遇する。

 シリコン太陽電池を使った
携帯電話を発売する。家にいるときは日なたにおいて充電する

○ 日本でもドイツのようなFITが導入されたが、
売電価格をもっと上げて設置にかかった費用
   を早く償却できるようにする。



(2)

○ 家を新築する場合に、日当たりが最も良くなるような効率のよい屋根を設置する。
  方角は南で、住んでいる地域に合った最適な傾斜角度にする。

○ セルの前に
レンズを取り付けて、光を集めてセルに当たるようなシステムをつくる。
  セルの単位面積あたりの
日射量を増やすことができる。




 塾長提言
 

○ 発電システムを備えた人工衛星を静止軌道に乗せ、太陽光を鏡で集めて発電し、電力を
  
マイクロ波に変換して地上に送る。
そしてマイクロ波を人間の体に影響のない電波に置き
  換え、受電設備を作り、再び電力に変換する。

  以前、三菱電機が提唱していた「ソーラーバード」計画も同じような方法で、小型衛星を40
  基打ち上げ、原子力発電所1基分をまかなうという構想でした。この実証実験はまもなく
  始まると思います。

  
○ 
砂漠太陽光発電所を建設する。ゴビ砂漠の半分を太陽電池でおおえば、全世界の電力
  量をまかなえるのだそうです。ゴビ砂漠だけでなく世界各地の砂漠に太陽光発電所を設け、
  そこから
超伝導ケーブルで各都市を結び送電する方法です。


  ※ 
サハラソーラーブリーダー計画というのもあります。そこでは砂漠で太陽光発電を行う
  と同時に、砂漠の砂に含まれている
シリコン(二酸化ケイ素・SiO)も採取して原料を確保
  しようとする計画です。超伝導の送電技術も研究しているそうです。
  
 






  Vol. 2  風力発電


風力発電は、風の力で風車をまわし、その回転運動を発電機に伝えて電気をつくる発電方法
です。風力発電は、枯渇することなく無尽蔵にあり、夜間にも発電できるクリーンなエネルギー
です。しかし、風速や風向など自然条件に伴い大きく変動し、安定した電力を得ることはできま
せん。





  風力発電のしくみ



   

              新エネルギー財団HPより


風の力で風車をまわし、その回転運動を発電機に伝えて「電気」を起こします。
風力エネルギーは風を受ける面積と空気の密度と風速の3乗に比例します。

風を受ける面積や空気の密度を一定にすると、風速が2倍になると風力エネルギーは8倍に
なります。風車は風の吹いてくる方向に向きを変え、 常に風の力を最大限に受け取れる仕組
みになっています。

台風などで風が強すぎるときは、風車が壊れないように可変ピッチが働き、風を受けても風車
が回らないようにします。風力発電は、風の運動エネルギーの約40%を電気エネルギーに変
換できるので効率性にも優れ、また大型になるほど格安になる(規模のメリットが働く)ため、
大型化すれば発電のコスト低減も期待できます。






 日本と世界の風力発電導入量


   

            
  NEDO (新エネルギー産業開発機構) HPより


日本の風力発電設備の導入量は、2009年度末に総設備容量218万kWを超え、総設置基数
1,683基を達成しています。また、これまでの累計導入量について、設備
容量を設置基数で
割って見ると、1基当たりの平均設備容量は、2004年度末から1,000kW/基を超えており、
主要な風力発電先進国と同様に風車の大型化が進んでいます。









                世界全体の風力発電導入量推移

   
    MW(メガワット)は100万ワット

    
       GWEC (GLOBAL WIND ENERGY COUNCIL) レポートより








              風力発電導入量上位国 単位はGW(ギガワット) ギガは10億

          

                          三菱重工HPより








 EU主要国の全消費電力に占める風力発電の割合



   デンマーク  24.9%
 スペイン  15.3%
   アイルランド  13.0%
   ポルトガル  11.4%
   ドイツ  8.6%
   イギリス  3.3%
   イタリア  3.2%
   フランス  2.2%
   EU平均  5.3%
   日本  0.3%

        日本風力発電協会 2009年資料







 さまざまな洋上風力発電


   
 ①国内初の洋上風力発電(茨城県)  ②デンマークの洋上風力発電プラント
   
 ③浮体式風力発電  ④セイリング型洋上風力発電
 
 ⑤カーボンファイバーを使った発電設備  



① ウィンド・パワー・いばらきは2010年3月、本格洋上風力発電所としては国内初となるウィンド
・パワーかみす洋上風力発電所の試験運転を開始した。茨城県神栖市の鹿島港湾区域の護岸
から50mほど離れた洋上にあり、風車の規模は出力2,000kWでタワー部の高さ60mブレードの直
径80m。風車は7基建設され、総出力は14,000kW。

風車を洋上に設置するにあたり、設置コストは陸上設置より割高であるが、内陸部に比べ建物や
地形の影響が少ないため、より安定した発電が可能になる。また海上に設置することにより周辺
への騒音・振動の影響が軽減される。







② コペンハーゲン港の約10km沖合に大型風車20基が設置されている。合計出力4万KW
風車群は、約50万人が暮らす首都で消費される総電力の約3%をまかなう。

人口550万人のデンマークでは、発電用風車が日本の約3倍の
5100基以上あり、総電力消費
量の
約25%を供給する。

デンマークは1973年の第1次石油危機を契機に、自然エネルギーの積極利用に力を入れてき
た。自然エネルギーを高値で電力会社に買い取らせる
「全量買い取り制度」は1984年に導入し
た。その分、消費者の負担が増えて、現在デンマークの電気料金はEUでも一番高い。

EU主要国の家庭向け電気料金単価

 デンマーク  約30円
 ドイツ  約28円
 イタリア  約24円
 イギリス  約17円
 フランス  約15円
 EU平均  約19円
 日本  約20円






 「セイリング型洋上風力発電」とは、巨大フロートに風車を設置して洋上にならべたものです。
巨大フロートは浮いているので自由に移動できます。帆が付いているので、ヨットのように風の力
で動くことができます。

しかし送電線が施設できないので、発電した電気と海水で水素を作り、さらにメタンや液体燃料に
変えるなどの方法により船舶で運びます。





⑤ 強い圧縮強度や接合能力も獲得した「スーパー・カーボンファイバー」が世界で初めて完成し
、セカンダリーカーボンファイバー(SCF)と命名された。これは、鉄やコンクリートを完璧にしのぐ
夢の素材となり、風力発電は効率、建設コスト等が向上しました。





 メリット


                       
環境にやさしい


発電時に硫黄酸化物、窒素酸化物、煤塵(ばいじん)などの大気汚染物質や、温室効果ガスの
CO
を排出しない。


                 
再生可能エネルギー


自然の風を利用するので、枯渇する心配がなく、無尽蔵に使用可能



                  
日本に適している

安定した風力が得られる海岸線の長い日本に合っている。



                
エネルギーの変化率が高い

風力エネルギーから電気エネルギーへの変換率は40%で効率がよい。



 デメリット


                 
供給電力量が不安定

風向や風速が一定しないため、安定した電力を得るのが難しい。



                 
広大な敷地面積が必要
  

100万kW級原子力発電所1基分のエネルギーを得るために必要な敷地面積は約248km
山手線の内側面積の約3.5倍に相当)



                  
環境対策が必要

騒音や景観、鳥をはじめとした野生動物・植物への影響、また台風などに対する対策が必要と
される。






  vol .3  水力発電




 水力発電のしくみ


     

                    
 中部電力HPより

     水が高いところから低いところへ落ちる時の力を利用して水車を回し、水車と直結
     
した発電機で電気を起こすのが水力発電です。例えば、上の図「ダム式発電所」で
     は、ダムの水を利用して需要が伸びる昼間に発電し、夜間はダムの水を貯水する
     運用ができます。

     発電機の回転数は機種によって異なり、1分間に100回転から1,200回転とさまざま
     です。発生する電気の電圧は
400ボルトから1万4,000ボルトです。この電気は、発
     電所の変圧器で6,000ボルトから50万ボルトなどの高い電圧に昇圧され、消費地へ
     送られていきます。





     

     川の自然の流れをそのまま利用して発電する方法です。
     水を貯めないので川の流れにより,発電量が変動します。


     

     川の水をダムで貯めてから,必要な時に利用して発電する方法です。
     雪どけ水,梅雨,台風時に水を貯めて,渇水時や昼間の電力使用の
     多い時間帯に利用します。





 水力発電の特徴



   

                     四国電力HPより

              クリーンな循環エネルギー

   川や海の水は、太陽の熱エネルギーで少しずつ蒸発して水蒸気になり   、雲に変わります。そして、雨や雪になって再び地上に落ち、川や地下   水として海に流れ込んでいきます。

   このように水は、自然界に存在する無限でしかも循環しているエネルギ   ーで、CO
も排出せず、地球温暖化の防止に役立っています。
   





 メリット


 (1) 再生可能エネルギーを利用しているので、外部からの影響を受けにくい

 (2) 発電時に地球温暖化の原因となる温室効果ガスを排出しない。

 (3) 酸性雨や光化学スモッグなどといった大気汚染の原因となる酸化物を排出しない。

 (4) 山が多く、起伏の大きい日本に向いていると言える




 デメリット


 (1)多くの場合ダムを造る必要があり、周辺地域の自然環境を破壊する

 (2)長年使い続けているとダムの底に土砂が溜まってしまい、発電量が減る。

 (3)
雨が降る量によって左右されてしまう























  3月20日(日)  空気について考えよう (1)


「空気の重さを体感する」 実験をいくつか行っていきたいと思います。さて、皆さんは空気の重さを
感じたことはあるでしょうか?私たちは空気に囲まれて生活していますが、無色無臭でその存在感
については普段意識することは少ないと思います。しかし、空気にも重さがあってその力はとても強
いものです。空気にはどのくらいの重さがあるのでしょうか!答えは1リットルで約1.3グラムです。


地球を取り巻いている空気の層の厚さは約10kmなので、おおまかに計算してみると、私たちの体
にかかっている空気の重さは1cm
あたり約1kgになります。親指の爪程度の面積に1kgの力が
加わっていることになります。手のひらは約150cm
ですので上に乗っている空気は150kgです。

皆さんが通われている学校の教室は横が約7m、縦が9m、高さは3mぐらいなので、教室内にある
空気は、横×縦×高さで189m
になります。×1.3で
約250kgの空気が教室内にあるのです。

ところで、気圧にはいろいろな単位がありますが1cmあたり約1kg、単位で表すと1kg重/cm
の気圧のことを1気圧(1atom) といい、天気などではhP(ヘクトパスカル)という単位を使います。


   
 2枚のアクリル板をピッタリ重ねると・・  左右からかかる圧力で引き離せません
   
 机の上に置いてみると・・  机を持ち上げることができます
   
 ペットボトルの中の空気を抜くと・・  大気圧でペシャンコになります


                                                        続く

















3月7日(月)  藤嶋 昭(ふじしま あきら)先生 講演会




              2011年 3月7日(月)  



           
鶴見区民文化センター サルビアホール




                   profile




  工学博士。専門は光触媒、機能材料。東京大学大学院博士課程修了

  1975年  東京大学興工学部講師

  1976年  テキサス大学オースチン校博士研究員

  1978年  東京大学工学部助教授

  1986年  同学部教授

  1995年  東京大学大学院工学系研究科教授

  2003年  神奈川科学技術アカデミー理事長 同年、東京大学名誉教授

  2005年  東京大学特別栄誉教授 同年、日本学術会議会員

  2006年  日本科学会会長

  2009年  横浜サイエンスフロンティア高校スーパーアドバイザー

  2010年  東京理科大学学長



                  主な受賞歴

  1983年  朝日賞

  2000年  日本化学会賞

  2003年  紫綬褒章

  2004年  日本国際賞、日本学士院賞

  2006年  神奈川文化賞、恩賜(おんし)発明賞

  2010年  文化功労者、川崎市文化賞





  藤嶋先生の講演


  今日は次の3つにしぼってお話をしていきます。

  1.光触媒について

  2.自然っておもしろい

  3.おもしろい本をどんどん読もう



私は、現在、
横浜サイエンスフロンティア高校のスーパーアドバイザーをしており、2009年4月の入学式より、時々、同校を訪ねては科学のおもしろさを伝えています。

昨年、中国の上海で
万博が開催されましたが、日本館建設にあたって新しい技術が導入されました。それが「光触媒」です。

日本館の屋根は、8000m
にわたって酸化チタンが透明にコーティングされています。屋根に汚れがつきにくく、いつまでもきれいな状態を保つことが可能です。

日本館の他にもさまざまな国でも利用され、例えばフィンランド館の外壁タイルにも光触媒が使われました。

大気汚染の原因物質として一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO
)などがありますが、酸化チタンを屋根や外壁タイルの表面に酸化チタン膜をコーティングしておくと太陽光を使って窒素酸化物や硫酸化物を硝酸イオン(NOー)や硫酸イオン(SO-)に変えることができます。

屋根や外壁についた硝酸イオンや硫酸イオンは雨で洗い流されるため、繰り返し光触媒を進めることが可能で、屋根や外壁が汚れないだけでなく、大気中の窒素酸化物やイオウ酸化物をとり除くことができ、大気汚染を防止する役割も担うことになります。
 






 光触媒を発見したときの驚きと感動




            

                3月11日 朝日新聞・「科学」欄から


藤嶋さんは、水に入れて光を当てた酸化チタンの電極から酸素が、もう一方の白金の電極から水素の気泡が出ていることを見つけ、助教授の本多さんとともに1972年、英科学誌ネイチャーに発表した。本多さん自身が半信半疑だったほど常識破りで、なかなか認められなかった。

だが、翌年に石油ショックが起きて風向きが変わった。エネルギー源の水素を取り出すクリーンな技術として、1974年元日の新聞の1面で取り上げられた。研究はその後急速に展開、光を当てると汚れが落ちたり抗菌作用を発揮する光触媒の実現につながった。


                      
   同記事から




 藤嶋先生のお話の続き


私が初め、この実験を発表したときは、周りからは「水の電気分解はわかるが、光で酸素と水素が分解出来るわけがない。」と言われました。ですから水の中の酸化チタンに光をあてて酸素が発生したことに対しては大きな驚きがありました。

私が感動したのは、酸化チタンが葉緑素に似た働きをしたことです。植物以外でも
光合成反応をまねることができたのです。酸化チタンを使うことにより、光だけで酸素と水素を発生しました。


また、光触媒にはさまざまなはたらきがあります。いくつかあげてみると・・

① 空気をきれいにする。
② 水をきれいにする。
③ いやな臭いをなくす。
④ バイ菌をころす。
⑤ 窓ガラスや壁をいつもきれいにする。
⑥ 鏡がくもらない。




  塾長解説


①⑤の空気や外壁について


自動車排ガス中の
窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)が主な原因となっている大気汚染は未だ大きな改善となっておらず、深刻な問題となっています。

しかし、酸化チタン光触媒を用いると、一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO
)などの窒素酸化物や硫黄酸化物を硝酸イオン硫酸イオンに酸化することができるので、光触媒を建物の外壁などにコートしておくと、太陽の光を使って酸化することができ、それらのイオンは雨によって洗い流されます。

また、硝酸イオンや硫酸イオンを洗い流した雨水の
pH(今は、ペーハーでなくピーエイチといいます)は、空気中の浮遊粉塵(ふゆうふんじん)などに含まれるアルカリなどで中和されて6.3~7.1程度と中性に近く、問題のないことがわかっています。

現在、光触媒による大気浄化製品として道路に使用される大気浄化用ブロックや塗料、道路の路面などが開発され、光触媒をつけた防音版や高速道路の防音壁なども開発されています。



                             
         NO
 SO42 





②の水について


現在、水処理法としては活性汚泥法などの
微生物処理が多く用いられていますが、有機塩素化合物などの処理が難しく、余剰汚泥の発生が問題となっています。光触媒処理では難分解性化学物質の処理が可能で、余剰汚泥も発生しません。

そこで酸化チタンのみから成る
膜状の光触媒が開発され、ガラス管の内面に膜状の光触媒をコートし、その中に有害物質を含んだ水を流し、外側から光を光をあてる方法が取り入られました。また、ガラス管の中に光触媒ペレットを入れて、光をあてる方法も開発されています。

以前は粉末の光触媒を入れていましたが、それだと目詰まりなどをおこし、きれいになった水と触媒との分離が難しかったのですが、新しく開発された装置だと簡単に分離することができ、
連続的に水を処理することが出来るようになりました。

このほかにも、
重金属除去の実験も行われていて、光触媒を用いると重金属イオンが水に不溶の酸化物になり、沈殿物となって除去されます。



                       光
                      
                    
                  
膜状の酸化チタンをコート
                     






③の臭いについて


脱臭は光触媒の応用分野の中で最もやりやすく、製品化がすすんでいます。脱臭では微量の物質を処理すればよいため、光の量が少なくても行うことができます。

犬には及ばないとしても、人間の鼻の感度は高く、微量の物質でも臭いと感じます。例えば、タバコ臭の成分である
アセトアルデヒドの閾値(いきち:臭いと感じる限界点)は1リットル当たり1.5マイクログラム(1マイクログラムは1グラムの1000分の1)ときわめて低濃度となっています。

したがって、タバコ臭がしない程度にするために処理しなければならない分子の数はごく少量であるため、光触媒に照射する
光子数も少なくて済み太陽光で十分脱臭を行うことが出来ます。

現在、光触媒を使った空気清浄機が各社から販売されていますが、高級車に標準装備されているほか、エアコンにも採用されつつあります。

また、悪臭だけでなく、畳や建材などから放出される防虫剤、防ダニ剤、ホルマリンなどによるシックハウス症候群対策として利用され、院内感染防止策として病院(特に手術室)の壁や照明器具などに光触媒をコーティングしたり、その他にも観葉植物、造花、障子紙、カーテン、ブラインドなどにも応用されています。



                     

                     









④ バイ菌について


酸化チタンへの光照射によって生じるOHラジカル(活性酸素)の酸化力は非常に強力で、菌の細胞内のコエンザイムAなどの補酵素や呼吸系に作用する酵素などを破壊し、菌やカビの繁殖を止めることができます。

このOHラジカルは、ほぼすべての
有機物を分解し、炭酸ガスなどの無毒な物質に変えることができます。そのため、抗菌・抗カビのみならず、菌やカビのエサとなる有機物の分解、菌やカビの出す毒素の分解を行うことが出来、さらにガン細胞の破壊や環境汚染浄化分野のさまざまな応用が可能です。


                       

                     

                      
                    

                  CO2      CO2






⑥ 曇り止めについて


通常、板やガラス板に水を一滴垂らすと水玉ができます。板と水滴がなす角を
接触角とよんでいます。この水に対する接触角はその板の材質が水と親和性を持っていると角度が小さくなり、水と親和性を持っていない(揮発性)であると角度が大きくなります。

酸化チタンは水に対する接触角が0度の超親水性です。そのため、酸化チタンの膜に水を垂らすと水の薄い膜ができて表面が覆われます。

しかし、油汚れなどの疎水性の物質が付着してくると表面が疎水性となって水に対する接触角が大きくなり、水をはじくため、水玉ができて曇ってきます。そこで酸化チタンの膜に光が当たると、光触媒作用によって汚れを分解して元の超親水性に戻るため、曇りがつかなくなります。

この作用を利用して
曇らない鏡や窓ガラス、ヘルメットカバーの開発やそのためのコーティング液などの開発が進められており、製品化されたものもあります。





                       

                  



  藤嶋先生が推薦する本


人生において二度読む価値のある本を何冊か挙げたいと思います。


こころ(夏目漱石)、かもめのジョナサン(リチャードバック)、老人と海(ヘミングウェイ)などがありますが、私が最もお勧めするする本は、「父が子に語る世界歴史」(ジャワ・ハルラール・ネルー)です。

世界のあらゆる歴史、もちろん日本も含めての世界の出来事が感動的に知ることが出来る本です。

そして、4月に東京書籍から私が編集した本が出版されます。
「時代を変えた科学者の名言」という本です。ピタゴラスに始まり、ガリレオ・ガリレイ、ニュートン、ナイチンゲール、ファーブル、ノーベル、エジソン、マリー・キュリー、アインシュタインなど108人の科学者の名言が似顔絵と共に載せてあります。是非手にとってみてください。

私は東京理科大学の学長をしていますので、刊行しましたら、今年理科大に入学された新入生全員にプレゼントする予定です。また皆さんにいろいろな書物を読んで頂くために、すべての新刊書を読めるような場所を提供していきたいと思っています。