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放射線ってなあに?

原子の成り立ち

原子核と電子

あらゆる物質は,1センチメートルの1億分の1という,とても小さい原子が集まってできています。原子の中心には原子核があり,そのまわりを電子が回っています。

原子の構成

同位体

同じ原子番号の元素でも,質量数の違うものがあり,これを同位体(アイソトープ)と呼びます。同位体の中には,放射線を出す放射性同位体(ラジオアイソトープ)があります。

同位体

ウラン

ウランは自然に存在する資源の中で最も重い原子で,天然ウランはオーストラリア,カザフスタン,カナダなどの鉱山で採掘されています。天然ウランには,核分裂しやすいウラン235と,核分裂しにくいウラン238があります(ウラン235とウラン238は同位体です)。
ウラン235は,天然ウランの中に0.7%しか含まれていません。原子力発電所では,エネルギーを少しずつ,長い期間にわたって効率よく取り出すため,天然ウランを濃縮して,ウラン235の割合を3~5%まで高めて使用しています。

ウラン

核分裂

核分裂しやすいウラン235に中性子がぶつかると,原子核が不安定になって2つに分かれ,新たに2~3個の中性子が飛び出します。これを核分裂といいます。このとき大きな熱エネルギーが発生します。原子力発電は,この熱エネルギーを使って水を蒸気に変え,その蒸気の力で発電しています。
ウランは核分裂すると,質量数の小さい異なる原子に変わります(2つのウラン235に分かれるのではありません)。

核分裂

核分裂の連鎖反応

核分裂によって飛び出した中性子は別のウラン235にぶつかって,また核分裂を起こしていきます。次々と繰り返されるこの反応を核分裂の連鎖反応といいます。原子炉では,この連鎖反応がゆっくりと一定の割合で起きる状態(臨界状態)を維持しながら出力をコントロールしています。

原子力発電と原子爆弾の違い

原子力発電と原子爆弾って, どこが違うのかな?

原子力発電も原子爆弾も,どちらもウランを使います。しかし,この2つには大きな違いがあります。

原子力発電と原子爆弾の違い

原子力発電

電気をつくるためのものです。エネルギーを少しずつ,長い期間にわたって取り出すことが目的なので,ウラン235の濃度は3~5%です(残りは核分裂しにくいウラン238)。

※軽水炉の原子力発電では中性子の速度を水で減速して核分裂を起こしやすくし,ゆっくりとした核分裂の連鎖反応を維持しています。また,核分裂を起こす中性子の数をコントロールする制御棒によって,核分裂の割合を常に一定範囲に保っています。原子炉内で冷却用に使われる水は,核分裂が増加して温度が上昇すると,水の密度が下がるため核分裂を抑える性質があります。

原子爆弾

兵器として使うものです。一度に核分裂を起こして一瞬のうちに大きなエネルギーを発生させるために,ウラン235を100%に近い濃度にします。

※核分裂によって飛び出るスピードの速い中性子(高速中性子)を瞬時に別の原子核にあて,一気に連鎖的に核分裂を引き起こします(高速な核分裂連鎖反応)。

使い道が違うんだね!

原子力発電と原子爆弾は,使い道(目的)が違うため,しくみも違いますし,ウラン235の濃度も違います。原子力エネルギーが最初に使われたのは,残念ながら,原子爆弾という兵器でした。今は,原子力発電や放射線利用など,社会の役に立つ目的で原子力が使われています。

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