中性子吸収材

核燃料

希土類元素:知られざる未来材料

- 希土類元素とは原子番号57番のランタンから71番のルテチウムまでの15個の元素は、まとめてランタノイドと呼ばれます。そして、このランタノイドに、性質がよく似たスカンジウムとイットリウムを加えた17個の元素をまとめて希土類元素と呼びます。これらの元素は、化学的な性質が非常に似ているため、鉱石から取り出してそれぞれを分離することが難しいという特徴があります。 単語に「土」とあることから、土壌中に多く含まれている元素だと誤解されることもあるかもしれません。しかし、実際には土壌中に含まれている元素の割合は他の元素と比べてごくわずかしかありません。 では、なぜ「希土類元素」と呼ばれるようになったのでしょうか?それは、発見当初、これらの元素を純粋な形で取り出すことが非常に困難だったからです。 当時は、これらの元素を含む鉱物は発見されていましたが、そこから純粋な元素を取り出す技術が未発達だったため、非常に「珍しい」元素だと考えられていました。 「土」は、化学の歴史において、水や空気に溶けない金属酸化物のことを指す言葉として使われていました。 希土類元素も、発見当初は金属酸化物の形で発見されたため、「土」の仲間だと考えられました。 このように、希土類元素は、発見当時の技術的な制約と、金属酸化物としての性質から、「希」で「土」のような元素という意味で「希土類元素」と呼ばれるようになったのです。
原子力の安全

原子力安全の基礎:臨界安全とは?

原子力発電所の安全性において、「臨界安全」は極めて重要な概念です。ウランやプルトニウムなどの核分裂しやすい物質は、一定量を超えて集まると、中性子と呼ばれる粒子の衝突をきっかけに、次々と核分裂を起こすようになります。これは核分裂の連鎖反応と呼ばれ、この反応が持続可能な状態を「臨界状態」と呼びます。臨界状態に達すると、莫大なエネルギーが継続的に放出されます。 原子力発電では、この核分裂によって生じる膨大なエネルギーを熱エネルギーに変換し、発電に利用しています。 臨界状態を安全に制御することが、原子力発電の安全性にとって最も重要です。もし、核分裂の連鎖反応が制御不能な状態になると、原子炉の温度が急上昇し、炉心の溶融や放射性物質の放出といった深刻な事故につながる可能性があります。そのため、原子炉内では、中性子の数を調整することで核分裂の連鎖反応の速度を制御し、常に安全な範囲で運転が行われています。具体的には、中性子を吸収する制御棒を炉心に挿入したり、冷却材の流量を調整したりすることで、臨界状態を維持しながら、安定したエネルギーを取り出しています。