  |
はてなキーワード: 中性子とは
【11/11 26時追記】読みづらいと言われたので体裁だけ記法でちょっと編集。中身そのまま。増田は全く分野違いの素人野次馬である。
内容はニュースソース、プレスリリース、Wikipedia、ツイッターの電力系の人、鉄道系の人の書いたことなどを鵜吞みにしている。変な点言ってくれたら参照元くらいは答えられると思う。
大事なことなので冒頭のここにも書くが、JR四国によると前日の停電と瀬戸大橋の断線は無関係とのこと。下衆の勘繰りをしながら調べている最中にそう報道された。
―――
気になって素人が調べたことのまとめ。間違ってるかもよ。1度寝かせた文章に追記を重ねたため構成が悪くなってわかりづらいけど。
・瀬戸内海の瀬戸大橋経由で中国電力と繋がる「本四連系線」交流2回線(1L、2L)
・紀伊水道の海底ケーブル経由で関西電力と繋がる「阿南紀北直流幹線」直流1回線(第1極、第2極)。
うち第2極は制御保護装置更新工事のため10月末〜来年3月で停止中。
四国は発電力が潤沢で、通常時は上記経路で本州に電力を「輸出」している立場である。
電気は溜めておけないので、需要に対して供給(発電)を一致させるよう細やかにコントロールする必要がある。
需給バランスが崩れると周波数が乱れ、発電機の破損や大規模停電に繋がりかねない。
瀬戸大橋の本四連系線の2回線あるうちの1回線(2L)を停止させたメンテナンス作業中、使用中の1回線(1L)に何らかのトラブルがあり2回線ともに停止。
阿南紀北直流幹線のみで本州と繋がる状況になる。中国電力に輸出していた経路が断たれ周波数が高くなり(電力余り)、徳島の橘湾火力発電所が連系線トラブルと同時刻に停止。
本四連系線を復帰させるため、2Lのメンテナンスを中止し2Lの復旧作業中、何らかの原因で阿南紀北直流幹線の本州向き潮流(関西電力に輸出している電力量)が急増。
昼とは逆に周波数が下がり(電力足りない)、四国内の一部を停電させ需給バランスを保つ。停電は約37万戸。しばらくのち本四連系線2L復旧。
停電復旧。
瀬戸大橋内の架空切断のためJR瀬戸大橋線の列車が瀬戸大橋上で立ち往生。乗客は約150人。
列車はパンタグラフ3基がすべて破損し自走できない。上下線で運転見合わせ。
立ち往生した列車に救出用列車を横付けして乗客を救出し、隣駅に到着。
阿南紀北直流幹線で潮流が急増した「何らかの原因」だが、単なる寒さでの暖房起動などによる需要増ではないトラブルのようだ。
橘湾発電所の停止は本四連系線トラブルを検出した系統安定化装置の電制(電源制御)によるもの。
停電は周波数乱れを検出した周波数低下リレー(UFR：Under Frequency Relay)の作動によるもの。
四国電力管内でのUFR作動は記録の残る1966年以降で初めて。
停電地域が不思議にバラついているが、詳しい人が見るとUFRだと察しが付くらしい。
都市部を避けつつある程度の需要のある市街地ということか(ど田舎を停電させても需要増が覆らない)。
淡路島は北部が関西電力の管轄で南部が四国電力の管轄。南北それぞれで送電を受けている。
(これって非常時に一方向から送電してさらに向こうの本州(または四国)にまで送電できないの？よくわからないが本州四国を繋ぐのは上記2経路のみ扱いなのでできないのだろう)
停電により愛媛の伊方原子力発電所は運転上の制限から逸脱する影響があった。
原発は多重の安全機能確保のための運転上の制限として、外部電源は系統上の独立性を有する必要がある。
つまり、互いに依存しない複数の変電所または開閉所からの送電回路が必要だ。
伊方原発の外部電源は6系統あり、川内変電所から2系統、大洲変電所から4系統。
大洲変電所の上流にあるのは川内変電所経由2系統、小田変電所経由2系統。
停電により小田変電所からの電力が停止し、川内変電所のみに依存する系統となった。
これを「運転上の制限逸脱」略してLCO逸脱という（Limiting Condition of Operation）。
さらに、ちょうど大洲変電所からの4系統のうち2系統が点検中であった。
伊方原発は1,2号機が平成終盤に運転終了しており3号機のみ。
その3号機は7月から定期検査に入りその一環で10月から調整運転中(発電・送電はしている)。3号機は今年12月で運転開始から30年となる。
今回の定期検査で原子炉内の中性子の測定装置に不具合が見つかり運転再開が3週間遅れていた。
2023年成立(2025年施行)したGX脱炭素電源法で、運転開始から30年を超える原発は最長10年ごとの管理計画を原子力規制委員会に申請・認可を受ける必要がある。
これまで原発の運転期間は原子炉等規制法で原則40年・最長60年とされていたが、GX脱炭素電源法により上限は撤廃され60年超も運転可能となった。
伊方3号機は10月認可済み。
伊方原発3号機の使用済み核燃料を保存するプールは容量の92%が埋まっている。
プール以外で一時保管するための乾式貯蔵施設の設置工事を進めている。
これを満たさない状態が発生すると電力会社は逸脱を宣言し原子力規制委員会に報告するとともに速やかに対応する。
逸脱すなわち原子炉施設保安規定違反というわけではなく措置を講ずれば良いらしい。
経済産業省は四国電力送配電に停電の原因究明と再発防止策の報告を求めている。期限は停電発生から30日以内。
国土交通省はJR四国に運転停止トラブルの原因究明と再発防止策の報告を求めている。
停電と瀬戸大橋の断線の関連を疑ってしまうが、JR四国の発表では関連はないらしい。
JR四国は非電化区間が多く汽車(ディーゼル気動車)が走っている。停電時に電車は運休してしまうが汽車は走る。
岡山のJR西日本側からディーゼル機関車の手配も考えただろうが、結局救出には運行可能な下り線を四国側からの列車が逆走して(瀬戸大橋は複線)向かいの線路に横付けして板を渡して客を移動させ、そのまま逆走を続けて代走した。
立ち往生したのは高松発岡山行きの快速マリンライナー10号。この10号の前には朝5時頃から同路線を同2,4,6,8号、特急しおかぜ2,4号、普通列車2本が通過している。
直前の通過はしおかぜ4号。前日の終電は23時頃のマリンライナー70号。8,10号は1日2本だけの7両編成。他の編成は時間帯により2両または5両。
7両の内訳はJR四国の5000系が3両、JR西日本の223系5000番台が4両。
瀬戸大橋は10個の橋の総称。立ち往生した場所は最も岡山側である下津井瀬戸大橋の中央付近か。
仮に歩いて向かう場合、最も岡山側とは言え橋の全長1447mの半分+トンネル230m＝約1kmの距離がある。最寄の児島駅からは約4kmある。
JR瀬戸大橋線はJR本四備讃線の愛称であり、JR西日本岡山支社とJR四国が管轄する。
瀬戸大橋そのものは独立行政法人高速道路保有・債務返済機構(旧：本州四国連絡橋公団)が保有し、JR四国が借り受けている。
道路は一般道のない高速道路で、管理は本州四国連絡高速道路株式会社。
電線の本四連系線の管理は電源開発発送電ネットワーク株式会社(電源開発株式会社から発送電分離)。
1946年5月21日、ロスアラモス研究所で、カナダ出身の物理学者ルイス・スローティンとその同僚らが、中性子反射体（ベリリウム）と核分裂性物質（デーモン・コア）を接近させて、臨界状態が発生する距離の測定実験を行っていた[12]。スローティンらは球体状にしたベリリウムを分割して二つの半球状にし、その中央にデーモン・コアを組み込んだ。そして、ベリリウムの半球の上半分と下半分との間にマイナスドライバーを挟み込み、ドライバーを動かして上半分の半球をコアに近づけたり離したりしながらシンチレーション検出器で相対的な比放射能を測定していた。挟みこんだドライバーが外れて二つの半球が完全に接触すると、デーモン・コアは即座に臨界に達し、大量の中性子線が放出してしまう大変危険な実験であった。小さなミスも許されない危険性から、リチャード・ファインマンが「ドラゴンの尻尾をくすぐるようなものだ」（"tickling the dragon's tail"）と批判し、他のほとんどの研究者は実験への参加を拒否したほどであった[13][14]。 しかし、功名心の強いスローティンは皆の先頭に立ってこの実験を実施し、エンリコ・フェルミも「そんな調子では年内に死ぬぞ」と忠告していたと言われる[15]。
そしてこの日、スローティンの手が滑り、挟みこんだドライバーが外れて二つの半球が完全にくっついてしまった。即座にデーモン・コアから青い光が放たれ、スローティンの体を熱波が貫いた。コアが臨界状態に達して大量の中性子線が放出されたことに気づいたスローティンは、あわてて半球の上半分を払いのけ、連鎖反応をストップさせ他の研究者たちの命を守ろうとした。反射体とコアの接触時間が比較的短かったため、最初の事故では反応度が15セント（英語版）[注 4]超過したのに対し、第二の事故では約10セントの超過だったと推定されている[8]。彼は文字通り皆の先頭に立って実験を行っていたため、他の研究者たちへの放射線をさえぎる形で大量の放射線を浴びてしまった。彼はわずか1秒の間に致死量（21シーベルト）の中性子線とガンマ線を浴び、放射線障害のために9日後に死亡した[8]。
核分裂と核融合は、原子核が変換されることでエネルギーを生み出す反応ですが、その違いは何でしょうか？
核分裂は、質量数が大きい原子核が中性子に衝突されて二つ以上の小さな原子核に分裂する反応です。このとき、大量の中性子や放射線が放出されます。
これらの中性子や放射線は、周囲の物質に損傷を与えたり、放射性物質を生成したりします。
また、核分裂反応は連鎖的に起こるので、制御が難しく、暴走した場合には大きな爆発やメルトダウンを引き起こす危険性があります 。
一方、核融合は、質量数が小さい原子核が高温高圧の状態で衝突して一つの大きな原子核に融合する反応です。
これらの中性子やヘリウムは、核分裂反応に比べて放射性物質を生成する量が少なく、周囲の物質に与える影響も小さいです。
また、核融合反応は非常に高い条件を必要とするので、自然に止まる性質があります。
以上のように、核分裂と核融合は、原子核の変換時に放出されるエネルギーや粒子の種類や量が異なります。
宇宙について、情報の意味を重視しない方法論がある。ビッグバンから始まり量子場が形成される。それぞれの場は量子粒子と関連している。宇宙が膨張し冷えるにつれて、これらの粒子は結合したりしなかったりして、陽子、中性子、電子、光子が残る。そして銀河、星、惑星といったより大きな物理的構造へとつながっていく。そのうちの少なくとも地球では、生物が進化している。そしてその世界とある種の生物の頭の中で、神経活動が行われ、思考が可能になる。思考が可能になった時点で意味が出現した、とこの方法論は言いたいのである。
情報の記述について明確に欠落しているのは、意味である。シャノンは、記号の列がどのように通信路を伝わっていくのかを理解するという目的のために、意図的に目的論を排除した。しかし、生活経験では、情報を直感的に意味と結びつけている。情報が重要なのは、何かを意味するからである。
意味情報とは一体何か。意味情報を定量化できる数学的な基礎とはなにか。どういう状況にどれだけの意味情報が存在し、それがどのように発生し、システムが使用するためにどれだけのコストがかかるかを理解することはできるだろうか。
「システムと環境を区別する」という発想がある。システムとは、細胞であったり、動物であったり、あるいは動物の社会的集団であったり都市や国家と考えることもできる。環境は、システムの存続を維持するために資源が引き出される「場」である。定式化するにあたって、意味情報はシステムと環境の区別に関係するだろうか。生命の起源を探る場合、創発を引き起こすなにかがある。
細胞と化学物質の区別が生じるのは、細胞膜が情報を使って、何を入れて、何を入れないかを決めているからではないか。そうやって自己と外界を区別しているのでは。細胞が化学物質の中で生きるなら、細胞はシステムで、化学物質は環境ということになるのか。そしてシステムと環境の出現を可能にするために、何かが存在しなければならない。
科学する世界は、決して人間から切り離すことはできない、とするならば、科学の背後のシステム・環境を理解することが肝心なのではないか。
生命が他の物理的システムと異なるのは、時間を超えて情報を利用することかもしれない。この情報アーキテクチャは発展し続け、進化における淘汰が機能した結果である。「生物においては、経路依存性と歴史の混在が新しい形態を生み出す。進化はそれぞれ、それ以前のものを基礎としており、しばしばこ時間を超えて相互作用し、より古い形態とより現代的なものとが相互作用する」 といったことを言う人もいる。
物質から生命に至るまで、創造物は私たち一人ひとりの中にあり、その構造に関与しているのかもしれない。物質の中に潜む意味は、それを支えているのではないか。
シュレーディンガーの猫っていうのは、量子力学の重ね合わせの原理の奇妙さを表す例え話なんやな。
ちょうど100年ちょいくらい前に、物理学界隈で量子力学なるものが流行ったんや。アインシュタインとかが現役時代の話しや。量子力学っていのは、原子とか電子、中性子とかの、ごっつ小さい粒について研究する学問や。
量子力学の研究が進んでいくと、ごっつ小さい粒のふるまいが奇妙なことが分かってきたんや。その奇妙な振る舞いっていうのは色々あるんやけど、「小さい粒子の振る舞いは確率的に起こる」こと、そして、「粒子は二つの状態が重ね合った状態になっている」ちゅーことが特に奇妙やったんやな。
で、当時量子力学の研究バリバリやってて活躍してたシュレーディンガーっていうおっさんが居たんや。そのおっさんが、ある時、「みんな重ね合わせの話とか言うてるけど、それ常識的に考えておかしない？二通りの状態になってる粒子が同時に存在してるとか、生きてる猫と死んでる猫が同時におるようなもんやん。それおかしいから、もっと研究の余地あるで。」って言ったんやな。このたとえ話がシュレーディンガーの猫やねん。
シュレーディンガーの猫のミソな所は、生きてる猫と死んでる猫が同時に存在している、という現実的にありえない状態が、ごっつ小さい粒に関しては当てはまってしまう、という奇妙さなんや。せやから量子力学の話抜きにシュレーディンガーの猫を語るのはまるっきり意味ないし、ただのたとえ話やからシュレーディンガーの猫から哲学的な結論を導こうとしても無駄やで。あきらめや。
ちなみに、この重ね合わせの原理を応用してできたのが、量子コンピュータなんやな。みんなシュレーディンガーのおっさんに感謝せえやー。
カラスは、現代人にとって最も馴染みの深い野鳥と言ってよいだろう。どの街でも見かけることができ、朝夕にはカーカーと喧しい鳴き声が聞こえてくる。ごみを荒らしたり、ベランダのハンガーを持ち去ったりと、人間の生活にも密接に関わっている。たとえシジュウカラやヒヨドリを知らなくても、カラスを知らない人はいないだろう。
そんな、どこにでもいるカラスであるが、その死骸を見たことがある人は少ないのではないだろうか？そう。街にはあれだけカラスが棲息しているのに、不思議とその死骸を見かけることは無いのである。当然、カラスも生物である以上、その命はいつか終焉を迎える。では、その死骸はどこに行くのだろうか？
物理学には、物質がエネルギーに変換されるという理論がある。たとえば、ウラン235という原子に中性子をぶつけると、イットリウム95とヨウ素139という2つの原子に分裂する。この時、分裂後の原子の質量の合計は、元の原子の質量よりも小さい。この質量の減少分が、エネルギーに変換されるのである。みなさんが日常何気なく使っている電気の一部も、この理論に基づいて作られている。
街中でカラスを見かけない理由は、この理論で説明できる。実は、カラスは死んで間もなくすると、その質量の全てがエネルギーに変換され、跡形も無く消えてしまうのである。これが、街中でカラスを見かけない理由である。
物質がエネルギーに変換されると、通常そのエネルギーは熱や光となって現れる。それでは、カラスの発するエネルギーは何になったのだろう？それは、みなさんの頭上に輝く太陽である。太陽は、地球の遥か遠くから、大量の熱と光を地球に送っている。カラスは死ぬと太陽になり、私達に夜明けと恵みを齎すのである。中国の神話で、カラスが太陽の化身とされた理由もここにある。
原子核変換に伴う熱を利用する加熱装置の製品化が間近に迫ってきた。9月28日、新エネルギー関連のベンチャー企業、クリーンプラネット（東京都千代田区）とボイラー設備大手の三浦工業が「量子水素エネルギーを利用した産業用ボイラーの共同開発契約を締結した」と発表した。
クリーンプラネットは、2012年に設立したベンチャー企業で、2015年に東北大学と共同で設立した同大学電子光理学研究センター内「凝縮系核反応研究部門」と川崎市にある実験室を拠点に、量子水素エネルギーの実用化に取り組んでいる。発熱現象の再現性はすでに100％を確保しており、研究課題は定量的な再現性に移っている。
こうした研究成果に着目し、2019年1月には三菱地所が、同年5月には三浦工業がクリーンプラネットに出資した。その後も、順調に実用化に向けて研究が進んできたため、今回、三浦工業と産業用ボイラーへの応用に関して共同開発を本格化させることになった。 2022年にはプロトタイプを製作し、2023年には製品化する予定という。
クリーンプラネットの研究成果で注目すべきは、相対的にコストの安いニッケルと銅、軽水素を主体とした反応系での発熱で100％の再現性を確保している点だ。実験室の装置では、チップに一度水素を封入して加熱すると120日程度、投入したエネルギーを超える熱を出し続けるという。その際のCOP（成績係数：投入・消費エネルギーの何倍の熱エネルギーを得られるかを示す）は12を超えるという。一般的なヒートポンプ給湯機のCOPは3前後なので、桁違いの熱を発生させることができる見込みになっている。
凝縮系核反応による核融合では、熱核融合炉では放出される中性子線やベータ線といった放射線が出ないことも大きな特徴だ。クリーンプラネットの核融合装置でも放射線はまったく観測されていない。発熱素子は投入温度が高いほど反応が活発化することから、工場で使いきれない200度前後の排熱を継続的に投入して入口温度とし、出口温度を500度程度に高めるなどの運用を想定している。
