| 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
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| 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 |
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| 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 |
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| 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 |
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| 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。 |
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| 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 |
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| 入れる前 | レモン汁を入れました。 |
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| 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。 |
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| 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 |
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| 重曹（炭酸水素ナトリウム） | 同じく黄色 |
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| 乾燥剤（塩化カルシウム） | オレンジ色 |
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| ホウ酸（ホウ素） | きれいな緑色をしています |
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| 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。 |
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| ビーカーに植物油を入れます。 | 氷を入れてみると？ |
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| 沈みます。 | 油の中に水を注いでいきます。 |
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| 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。 |
| 答 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。 |
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| 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。 |
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| 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） |
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| 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。 |
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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。研究は量ではなく質です。ＤＮＡの二重らせんでノーベル賞をとったワトソン・クリックの論文はたった３ページ（内容１ページ）です。 今一つは、「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。 |
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| 理化学研究所・横浜研究所 | ホール入り口 |
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| 和田組織長 | 中央前の席は、林崎良英先生 |
| 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、予防医療や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。 |
| 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。
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。 |
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| 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 |
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| 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。 |
| 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 |
| 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
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| 未来のソーラータウン模型 | 電気自動車の試乗体験会 |
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| 一番人気「くるくるレインボー」 | 東海大学のブース |
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| 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） |
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| 大桟橋 | デッキから |
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| 大桟橋ホール入り口 | コンサート会場 |
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| 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レインボースコープ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。 |
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| 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 |
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| 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。 |
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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） ① 約６０万個 ② 約６０億個 ③ 約６０兆個 ④
約６０京個 ※
京（けい）は、兆の１０００倍です。 ５． 人間一人分のＤＮＡをすべてつなぎ合わせると、月と地球を何往復出来るか？ ① ３往復 ② ３０往復 ③ ３００往復 ④
３０００往復 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？ ① 東京～横浜 ② 東京～鹿児島 ③ 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。 ② シャペロン ③ アルギニン ④ グリシン
８. 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、
① 26本 ② 36本 ③ 46本 ④ 56本 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 ① アデニン＋チミン グアニン＋シトシン ② 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． 人間の塩基対はいくつありますか。 ① ３００万 ② ３０００万 ③ ３億 ④ ３０億 |
| 答えです。 １．①２．④３．④４．③５．④ ６．③７① ８．③ ９.① １０.④ |
| 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。
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「レイン ボースコープ」を作成しました。
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| 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。
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。
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
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。それを同 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
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2.6x1019eV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、もう一度ベータ崩壊し てプルトニウム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。
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２３９と２４１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
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。
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 「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
原子力発電所及び原子力発電に関連する施設
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| 世界各国の原子力発電所の稼働・計画状況 |
| 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 |
| 原発基数 | 国土面積 単位/万ｋｍ２ | １万ｋｍ２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 |
| フランスからの電気輸入量 単位は、億ｋＷｈ |
| 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。 |
| 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。 |
| 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 |
| 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し 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・ |
| 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。 |
| 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。 例
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| 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。 |
| 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 |
| 新エネルギーへのシフト |
| Vol. 1 太陽光発電 |
| 発電のしくみ |
| 詳しい説明 |
があたると
| 酸素４６．４％ | シリコン２８．２％ | アルミ８．２％ | 鉄５．６％ | Ca４．２％ | その他 |
| 余剰電力買い取り制度 |
| 世界の太陽光発電導入量 |
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。
| 日本の場合 |
| 太陽光発電設備の設置費用の補助について |
| 補助金 | 期限・上限 | |
| 国 | 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 |
| 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。 |
| 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。 |
| 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 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 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 |
| メリット |
| デメリット |
| 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。
○ 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。 ○ 砂漠に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・ＳiＯ２）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 |
| 風力発電のしくみ |
| 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 |
| 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。 |
| EU主要国の全消費電力に占める風力発電の割合 |
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デンマーク | ２４．９％ |
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スペイン | １５．３％ |
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アイルランド | １３．０％ |
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ポルトガル | １１．４％ |
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ドイツ | ８．６％ |
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イギリス | ３．３％ |
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イタリア | ３．２％ |
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フランス | ２．２％ |
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ＥＵ平均 | ５．３％ |
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日本 | ０．３％ |
| さまざまな洋上風力発電 |
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| 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 |
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| ③浮体式風力発電 | ④セイリング型洋上風力発電 |
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| 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 |
| 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の 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。 |
| 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 |
| ④ 「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 |
| デメリット |
| vol .３ 水力発電 |
| 水力発電のしくみ |
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。
| 水力発電の特徴 |
クリーンな循環エネルギー
| メリット |
| デメリット |
| 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１ｃｍ２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１５０ｃｍ２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１８９ｍ３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１ｃｍ２あたり約１ｋｇ、単位で表すと１ｋｇ重／ｃｍ２ 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。
|
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
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、８０００ｍ２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（ＮＯ２）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（ＮＯ３ー）や硫酸イオン（ＳＯ４２－）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。
 ３月１１日 朝日新聞・「科学」欄から
同記事から
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。
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（ＮＯ２）などの窒素酸化物や硫黄酸化物を硝酸イオンや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。  ＮＯ３－  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  Ｈ２Ｏ③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。 光   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。   
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。  |
放射線
