2014年02月14日

ちょっと化学のお勉強を → 放射能は微生物では消せません

今回のテーマ:放射能とは、アルファ線、ベータ線、ガンマ線などの放射線を出す物質の性質のことだ。放射線を出す性質を持っている物質が、放射性物質。この放射性物質を除去できる微生物は存在しえるのだろうか?

 東日本大震災に伴う東京電力・福島第一原子力発電所の事故が起きてから、早くも3年近くが経とうとしている。1号機のカバーは完成し、4号機燃料プール内の使用済み核燃料の取り出しは始まったが、今なお先が見えない印象だ。ストロンチウム90を含む高濃度の汚染が地下水から検出されてもいる。忘れてしまっても構わないと言える状況では決してない。

 その一方で、今になっても被災地を中心に怪しい対放射能グッズを売り込む動きが後を絶たないようだ。今回はそのうちの一つ、「放射能を消すことができる有用微生物」を取り上げてみよう。

 結論を先に書くと、微生物で放射性物質を消滅させることはできない。もしできたら、それはノーベル賞もののとてつもない大発見であり、その微生物を応用すれば現在の原子力発電所よりも遙かに安全で強力な発電所だって造ることができるはずなのだ。そうせずに、単に「放射性セシウムを消去することができる」という売り文句で、微生物を売っていたら、それはまず間違いなく詐欺である。

 さて、まずは高校で習う化学のおさらい。物質が燃えるということは酸素と結びつくことだ。ここで、物質の代表として一番軽い水素を選び、酸素と結合したとき、どれぐらいエネルギーが出るか考えてみよう。原子1個の反応で出るエネルギーはとても小さいので、こういうときはたくさんの原子を集めて一固まりにして考える。化学では1mol(モル)という単位をよく使う。1molはだいたい6×10の23乗個のこと。6の後ろに0が23個も続く巨大な数だ。この数字は別名アボガドロ定数という。

 ちなみに、水素ガスは2つの水素原子が結合して分子になっている。アボガドロ数個の水素原子を集めると、2gになる。一方、原子力発電所の燃料であるウラン235という物質の原子を、アボガドロ数個集めると、235gになる。共に含まれる原子の数は同じ。それぞれ、水素分子が1mol、ウラン235原子が1molということになる。

 ここでびっくりの事実。水素ガス1molを燃やすと、出てくるエネルギーは286キロジュールとなる。ジュールというエネルギーの単位がぴんとこない人向けに言い換えると、15℃の水800ccを沸騰ぎりぎりの100℃まで過熱できるエネルギーに相当する。エネルギー効率100%を仮定すれば、家庭用のヤカンでお湯を沸かすには、2gの水素ガスを燃やせばいいわけだ。

 では、1molのウラン235が核分裂反応を起こすと、どれだけのエネルギーが出るか。実に19.3テラジュールものエネルギーが発生する。これは水素ガスの6700万倍だ。同じ個数の原子から、核分裂反応では燃焼の1000万倍以上のエネルギーが発生するのである。

■ 化学反応と核反応は関係するエネルギーが桁違い

 この違いは、化学反応と核反応のエネルギー発生の仕組みの違いからくる。原子は中心の原子核と周囲の電子で構成されている。燃焼は化学反応だ。つまり原子の周囲にある電子が個々の原子の間を行き交うことでエネルギーが出る。一方、核反応は原子核が分裂したり融合したりすることで、エネルギーが発生する。

 電子の動く範囲に対して、原子核はとても小さい。電子を含む水素原子は、ウラン235の原子核に対して2万倍もの大きさがある。

 実は、自然には「小さければ小さいほど、なにかをするためには大きなエネルギーが必要で、逆に出てくるエネルギーも大きくなる」という性質がある。日常世界では、大きなエネルギーを使えば大きな仕事ができるが、原子のような極微の世界では全く逆なのだ。

 物理学の最先端では、巨大な粒子加速器という装置を使って、原子核を構成するさらに小さな粒子である素粒子の研究を行っている。極微の素粒子を研究するのに巨大な加速器が必要な理由は、「小さいからこそ、より巨大なエネルギーが必要になる」からである。

 さて、微生物を含む生物は、化学反応を使って生きている。化学反応と核反応では、必要なエネルギーが大ざっぱにいって1000万倍も違う。「放射性セシウムを消す」というのは、放射性セシウムの原子核を変化させる、つまり核反応を起こすということである。1000万倍もの差があっては、化学反応では核反応を起こすだけの大きなエネルギーを発生させることができない。

■ 放射性セシウムを消す微生物を発見したらノーベル賞は確実

 ここで放射性セシウムを消せる微生物がいたと仮定しよう。それは、1000万倍ものエネルギーの差を乗り越えて、なにかうまい手を使って原子核をいじくる物理的方法が存在することを意味する。そんな方法があるなら、あんな大きな道具立てを使わずに、家庭の魔法瓶レベルで簡単かつ安全に原子力発電を行えるようになるだろう。これは世界のエネルギー事情を一変させる、とてつもない大発見だ。世界史に残る偉業だ。

 もしもこんな微生物を発見したのなら、やるべきことはただひとつ。誰にも反論できないぐらい徹底的に実験を行って、その結果を「ネイチャー」なり「サイエンス」なりの一流論文誌に投稿することである。おそらく数年のうちにノーベル賞がもらえるし、世界を一変させた偉人として、世間から評価されるようになるだろう。

 そうせずに、被災地で「微生物で放射性セシウムを消せます」と講演したり、微生物を売っているということは、それだけで偽物であると断言してよい。

 「放射性セシウムを消す」ではなく「環境中のセシウムを集めて濃縮する生物」は、ひょっとしたらいる可能性があり、現在も研究や実験が続いている。

 しかし、セシウムという元素は、生物が広く細胞内で利用しているカリウムという元素と化学的な性質が似ている。生物はカリウムをどんどん摂取しては排出していて、溜め込まない。だからこれまでに見つかったセシウムの生物による濃縮は、水銀や鉛の生物濃縮に比べるとずっと、倍率が低い。例えば魚類の生体中で水銀は10万〜100万倍も濃縮される。いっぽう、セシウムはこれまでに見つかった例で、せいぜい100倍程度でしかない。一時期期待されたひまわりも、実用化できるほどセシウムを濃縮しないことが明らかになった。

 だから「セシウムを濃縮する微生物」が存在したとしても、除染には目覚ましい効果はないだろう。したがって売り物としては限りなく無意味に近い。

 福島第一の事故では、放射性のセシウム134とセシウム137がほぼ同じ量放出されたと推定されている(半減期5日のキセノン133と、同8日のヨウ素131はとっくに消えてしまっている)。セシウム134は半減期が約2年、セシウム137の半減期は約30年。事故から3年近くを経て、セシウム134はもう半分以下になっている。以後2年ごとに半分に減っていって、全部消えるまでには20年程度かかると予想されている。一方セシウム137は全部消えるのに300年はかかる。

 ただし、これから分かるように30年後には、セシウム134は全部消え、セシウム137も半分になる。海に流出し、拡散する分も考えると、被災地の放射線量は1/4以下になることが期待され、実際に測定値もそのような方向で推移している。

 原発由来の放射性物質を減らす一番確実な方法はひたすら時間の経過を待つことだ。しかし、待つことで失われる“故郷の時間”はあまりに重く、長い。

(引用:日経トレンディネット)
http://trendy.nikkeibp.co.jp/article/column/20140205/1054957/?n_cid=nbptrn_top_rank

長文ですが、分かりました?

化学、不得意でした。(汗;)

1モル、アボガドロ定数、そんなのあったなー。

アボカドじゃぁないですよ。(笑)


モノは”燃える”となくなります。

”燃える”というのは酸化するということですね。

つまり、酸素と結合して他の物質になる。

水素が燃えると水になる。

2*H+O=H2O だっけ?

木が燃えるとCO2が出る。

C+2O=CO2 だっけ?

あ〜、化学、嫌い!


放射性物質(セシウム137)の場合は、

水素が燃えるエネルギーの1000万倍以上のエネルギーが

出る(必要?)ということのようですから、

そのようなエネルギーを発生できる(除去できる)微生物って、

どんだけスゴイの!? ってことかと。

「ありえないよね〜」というのがこの記事の内容です。


もし、そんな微生物があれば、

とうの昔に福島原発にばら撒いてますよー!


化学に弱い方、だまされないように!

posted by Import-EV at 09:58| Comment(0) | 放射能除去 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
コメントを書く
お名前:

メールアドレス:

ホームページアドレス:

コメント:

※ブログオーナーが承認したコメントのみ表示されます。