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講義No.07366

同位体分析から見える、発電だけではない原子力の世界

同位体とはなに?

 同じ元素(原子番号が同じ)でも、質量が異なるものを同位体と言います。高校の化学の授業では、同じ元素の同位体では、化学的性質はほとんど変わりがないと習い、同じと考えている人も多いと思います。実際、その違いを化学平衡の平衡定数の数値で表現した場合、全く同じ状態を1とすると、1.001だったり、1.0001ぐらいでしかない場合がほとんどで、通常なら無視できる差と言っていいでしょう。しかし、「ほとんど変わらない=同じ」ではないのです。

原子番号の後に続く数字が違えば、働きも違う

 原子力の世界では、こうしたわずかな差であっても、別のものとしてとらえて分析する必要があります。例えば、ウランは複数の同位体を持ち、その性質はそれぞれ異なっています。燃料として使えるのは、ウラン235だけです。用途によっては、この同位体だけを分離し、増やすことでより効率よく使用することができます。働きの違う同位体を持つ元素はほかにもたくさんあって、原子力発電に使うものとしては、制御棒に入れるホウ素や水素イオン指数(pH)を調整するためのリチウムなどが挙げられます。

医療現場などでも応用できる同位体分離の技術

 同位体を分けて特定の部分だけ使用することは、核医学と呼ばれる医療の世界でも行われています。一例を挙げると、モリブデン98は、濃縮して中性子を当てることで、モリブデン99に変わります。モリブデン99は崩壊させると、テクネチウム99mになります。これを注射で人体に入れて、撮影することで、がん診断に使われています。
 現在は海外の原子炉でウランを核分裂させてモリブデンを取り出したものの輸入が主流です。高濃縮ウランが核兵器の材料になるため、国内では作れないため輸入に頼っているのですが、同位体分離の技術を活用すれば、国内で製造することも可能になります。
 医療以外にも、遺跡発掘現場で出土品から時代や生産地を特定するのに使われるなど、同位体の分離や分析は、私たちの生活に役立っているのです。

原子力の世界では、同じ元素でも……

夢ナビライブ2015 名古屋会場

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「同位体」の性質の違いを利用

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「同位体」とは

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この学問が向いているかも 原子力工学

長岡技術科学大学
原子力システム安全工学専攻  教授
鈴木 達也 先生

メッセージ

 原子力という分野は、化学、物理、機械、電気、材料など、非常に広い分野の学問が集まって構成されています。私はその中でも化学に関する研究をしています。原子力の分野では、さまざまな幅広い分野の知識が必要で、物事も広い分野で考える必要があります。その上で、自分の専門を持たなければいけません。そういう意味で大変な分野ではありますが、研究のしがいがある、面白い分野でもあります。あなたも原子力の分野に興味を持って、学んでみたいと思ってもらえるとありがたいです。

先生の学問へのきっかけ

 私は愛知県出身ですので、子どもの頃、名古屋市科学館に行き、原子力に関する展示を見て、エネルギーや原子力に興味を持ちました。中学や高校では、核融合などについて、自分で調べたりもしていました。大学では「同位体」や「元素」の分離技術について専門に研究しました。
 一般の工学の世界では、元素だけを考えて、同位体を無視しても問題ありませんが、原子力の世界では「同位体」が非常に重要になります。また、原子力というと、発電とすぐに考えてしまいがちですが、医療の分野や考古学の分野でも「同位体」が役立っているのです。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

製造業開発/電力会社技術者/エネルギー産業開発/原子力産業開発/官公庁原子力規制

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鈴木 達也 先生がいらっしゃる
長岡技術科学大学に関心を持ったら

 長岡技術科学大学は、大学院に重点を置き、実践的な技術の開発を主眼とした教育研究を行う工学系の大学として、新構想のもとに設置され、実践的・創造的な能力を備えた国際的に通用する指導的技術者・研究者の養成を行い、これらを通じて社会との連携を図ることを基本理念としています。
 大学はまた、勉学の場であると同時に人間形成の場でもあります。美しい豊かな自然に恵まれた環境と、国内はもとより世界の各地から集う学生たちが豊かな人間性を養い、創造性とチャレンジ精神を求め、友情を育む潤いのある大学生活の場があります。

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