軌道

原子力発電の基礎知識

原子力発電の基礎: 軌道電子

私たちの身の回りにある、空気や水、そして私たち自身も全て物質でできています。この物質をどんどん細かくしていくと、物質を構成する最小単位である原子にたどり着きます。原子はあまりにも小さいため、私たちの目では見ることができません。原子の中心には、原子核と呼ばれる小さな芯が存在します。原子核はプラスの電気を帯びており、その周りをマイナスの電気を帯びたさらに小さな粒子が、まるで太陽の周りを惑星が回るように回転しています。 原子力発電は、この原子核に秘められた莫大なエネルギーを利用する発電方法です。ウランなどの特定の種類の原子核は、核分裂と呼ばれる反応を起こす性質を持っています。核分裂とは、原子核が二つ以上の原子核に分裂する現象です。このとき、膨大なエネルギーが熱として放出されます。原子力発電所では、この熱を利用して水を沸騰させ、蒸気を発生させます。そして、その蒸気の力でタービンと呼ばれる羽根車を回し、電気を作り出しているのです。
原子力発電の基礎知識

外殻電子と原子力

私たちの身の回りにある椅子や机、空気や水といったあらゆる物質は、細かく分解していくと、最終的に「原子」と呼ばれる小さな粒にたどり着きます。物質を構成する最小単位である原子は、中心にある原子核と、その周りを飛び回る電子から成り立っています。 原子の中心にある原子核は、さらに陽子と中性子という小さな粒子で構成されています。陽子は正の電荷を帯びており、原子核全体に正の電気を与えています。一方、中性子は電荷を持ちません。原子核の周りを飛び回る電子は、負の電荷を持っています。原子全体としては、陽子の持つ正の電荷と電子の持つ負の電荷が釣り合っているため、電気的に中性となります。 電子は原子核の周りをランダムに飛び回っているのではなく、特定のエネルギーを持つ軌道上を運動しています。この電子の軌道の集まりを電子殻と呼びます。電子は、異なるエネルギーを持つ電子殻の間を移動することができますが、エネルギーを得たり失ったりする必要があります。例えば、電子が光などのエネルギーを吸収すると、より高いエネルギーを持つ電子殻に移動します。逆に、電子がエネルギーを失うと、より低いエネルギーを持つ電子殻に移動します。このように、原子は内部に精巧な構造を持っており、その構造が物質の性質を決定づける重要な要素となっています。
その他

宇宙開発の課題:増え続ける宇宙デブリ

- 宇宙デブリとは宇宙空間は、青い空や輝く星が広がる美しい場所というイメージがあるかもしれません。しかし、その裏側には深刻な問題が潜んでいます。それは「宇宙デブリ」の存在です。宇宙デブリとは、簡単に言えば宇宙空間を漂うゴミのことです。かつては人類の夢と希望を乗せて宇宙へと飛び立ったロケットや人工衛星も、その役目を終えると宇宙デブリと化し、地球の周りを回り続けることになります。主な発生源としては、寿命を迎えた人工衛星やロケットの破片、そしてそれらが互いに衝突して生まれてしまう、さらに小さな破片などが挙げられます。問題は、こうした宇宙デブリが年々増加の一途を辿っていることです。現在では、地球の周回軌道上には数センチメートル以上の大きさのものだけでも、数千万個以上が存在していると推定されています。宇宙デブリは、秒速数キロメートルという非常に速いスピードで地球の周りを回っています。そのため、たとえ小さな破片であっても、運用中の人工衛星や宇宙ステーションなどに衝突すれば、甚大な被害をもたらす可能性があります。実際に、過去には宇宙デブリとの衝突が原因と見られる人工衛星の故障や、国際宇宙ステーションへの緊急回避行動なども発生しています。宇宙デブリ問題は、将来の宇宙開発や利用を大きく阻害する可能性を秘めています。この問題への対策は、もはや避けては通れない人類共通の課題と言えるでしょう。