物理理科量子力学・原子物理学

大事故の原因となった金属の塊「デーモン・コア」とは?理系ライターが解説

よぉ、桜木建二だ。見た目はただの金属の塊だけれど、人命を奪ってしまうほど危険なものがある。核分裂反応を起こす物質で通称「デーモンコア(悪魔の核)」と呼ばれるプルトニウムの塊だ。核分裂ではとてつもないエネルギーが発生し、燃料などに利用されることもある。ただ、取り扱いを間違うと大変危険だ。

なぜこれほどまでに恐ろしいのか理系ライターのR175と解説していく。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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R175

ライター/R175

関西のとある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の高校理科の教員免許も持っている。エンジニアの経験があり、教科書の内容に終わらず実際の現象と関連付けて説明するのが得意。

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1.大事故の原因となった金属塊

image by iStockphoto

核分裂の実験に使われていた重さ6.2kgのプルトニウムの塊(通称、デーモン・コア)が作業者を死亡させる事故が2回発生しました。作業者が行ったことは「金属と金属を接触させた」だけなのですが、それにより核分裂反応が起きて作業者が大量被曝し死亡してしまいました。まずは、これら事故の概要を見ていきましょう。
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1回目~ブロックを積み上げ臨界状態を作ろうとしたら事故発生~

1回目~ブロックを積み上げ臨界状態を作ろうとしたら事故発生~

image by Study-Z編集部

1945年、物理学者のハリー・ダリアン氏はプルトニウムの塊の周囲に炭化タングステンのブロックを徐々に積み重ねていき、どこで臨界状態に達するかを調査する実験をしていました。

プルトニウムは中性子という微粒子を放射しています。炭化タングステンはプルトニウムから出てくる中性子を反射し再びプルトニウムにぶつけることが出来る物質。そのため炭化タングステンを多く積み上げれば積み上げるほどとプルトニウムに跳ね返っていく中性子が増加。すると、プルトニウムは核分裂(後述)という反応が継続的に起きる「臨界状態」に達します。

どのくらい炭化タングステンを積み上げると臨界状態に達するか調べるために少しずつ積み上げていたところ、誤って炭化タングステンをプルトニウムにぶつけてしまい一気に核分裂反応が発生し大量の放射線が発生。ハリー・ダリアン氏は大量に被曝し、急性放射線障害のため事故の25日後に亡くなりました。

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2回目~半球の隙間を調整していた時に事故発生~

2回目~半球の隙間を調整していた時に事故発生~

image by Study-Z編集部

1回目の事故から9か月後の1946年、物理学者ルイス・スローティンと同僚らは中性子反射体であるベリリウムとプルトニウムの塊を接近させて核分裂反応が発生する距離を調べる実験をしていました。方法は、半球状に加工したベリリウムの中心にプルトニウムの塊を組み込み、上半分と下半分の距離をマイナスドライバーで調整しながら、検出器にて放射線の量を測るというもの。

しかし、彼は誤ってマイナスドライバーを外してしまい、上下半球が接触し核分裂反応が発生。大量の放射線を浴び、その障害により9日後に死亡しました。

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上述の通り、2回の恐ろしい事故の原因はプルトニウムの塊に何かを接触させて「核分裂」を起こしてしまったことだ。ここからは、事故の原因となった「核分裂」についての解説に移る。

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2.核分裂とは

プルトニウムなど構造が不安定な原子が軽い安定した原子2つに分してしまう現象が核分裂です。
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