2025年 大学院理工学研究科 シラバス - 量子理工学専攻
設置情報
| 科目名 | 原子力エネルギー工学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 量子理工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 渡部 政行 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | O32A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | この講義を受講することによって，原子力エネルギーの基礎概念，原子力の各分野への応用を理解することができる．講義ではまず，原子核が蓄えている結合エネルギーと質量欠損の関係を学習する．結合エネルギーの概念により，核分裂反応と核融合反応の違いが理解できる．核分裂炉等，原子力エネルギーの工学の知識を習得しつつ，放射線等に関する基礎知識も同時に習得することができる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業方法：「対面授業」 板書を中心に対面で講義を行う予定である． |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
予備知識がなくても理解できるよう講義するが，高校の物理で扱う「原子」や「原子核」に関しては必ず事前に予習しておくこと．また量子論の基礎に関しても予習しておくことが望ましい． |
授業計画
| 第1回 | 原子力エネルギーとは： 原子力エネルギーとは，原子力エネルギーの歴史，原子力エネルギーの利用 | 予習：原子力エネルギーとは何か？自分なりに考えておくこと 復習：原子力エネルギーの利用に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 原子核の構造： 原子模型，原子核の発見，原子核の構造，原子核の大きさ，中性子の発見 | 予習：結晶，原子，原子核，陽子，中性子に関して予習しておくこと 復習：原子核の構造に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第3回 | 核エネルギーの基礎概念： 量子論の基礎，波か粒子か？，光子の運動量，特殊相対論，運動量とエネルギー | 予習：量子論の基礎に関して予習しておくこと 復習：原子模型，原子核の構造に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第4回 | 核エネルギーの基礎概念： 質量欠損，結合エネルギー，エネルギーの単位eV | 予習：質量欠損と結合エネルギーの関係に関して予習しておくこと 復習：結合エネルギーに関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第5回 | 核エネルギーの基礎概念： それぞれの原子核が蓄える結合エネルギーの差， 核分裂と核融合，核爆弾，安定な原子核の条件 | 予習：核分裂と核融合の違いに関して予習しておくこと 復習：核分裂と核融合の違いに関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第6回 | 地上の核融合と恒星の核融合： 核融合炉など地上で起こす核融合反応と恒星で生じている核融合反応を比較する | 予習：核融合反応に関して再確認しておくこと 復習：太陽など恒星でで起こっている反応に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第7回 | 原子核の崩壊と放射線としての核エネルギー放出： 放射線とは何か？，放射線の定義 | 予習：原子核の構造に関して再確認・予習しておくこと 復習：放射線の定義に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第8回 | 原子核の崩壊と放射線としての核エネルギー放出： 安定な原子核の条件，放射線の応用 | 予習：どのような分野に放射線が応用されているか？予習しておくこと 復習：原子核の分裂と放射線の関係に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第9回 | 原子核の崩壊と放射線としての核エネルギー放出： α崩壊（強い相互作用），系列壊変 | 予習：放射線の種類に関して予習しておくこと 復習：４つの系列壊変に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第10回 | 原子核の崩壊と放射線としての核エネルギー放出： β崩壊（弱い相互作用），γ崩壊（電磁相互作用），X線，放射能とは，放射能の単位 | 予習：放射能に関して予習しておくこと 復習：放射能に定義や放射能の単位に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第11回 | 放射線と物質との相互作用： α線，β線，γ線と物質の相互作用，飛跡と飛程 | 予習：放射線の人体への影響などを予習しておくこと 復習：放射線と物質との相互作用に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第12回 | 原子力発電の基礎： 発電とは．エネルギープラント，プラント効率 | 予習：発電のメカニズムに関して予習しておくこと 復習：エネルギープラント，プラント効率に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第13回 | 核分裂炉： 核分裂炉の概念，ウラン濃縮，放射性廃棄物，増殖炉 | 予習：核分裂炉の概念に関して予習しておくこと 復習：核分裂炉の概念に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第14回 | 核融合炉： 核融合炉の概念，重水素と三重水素，クーロン相互作用，トンネル効果 | 予習：核融合炉の概念に関して予習しておくこと 復習：核融合炉の概念に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
| 第15回 | 核融合炉と核分裂炉の比較： 放出エネルギーの違い，放射性廃棄物の違い，地球温暖化への影響 | 予習：それぞれの原子核の結合エネルギーの違いに関して再確認しておくこと 復習：原子力エネルギー工学全般に関して復習すること | 事前学習：２時間 事後学習：２時間 |
その他
| 教科書 | |
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
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| 成績評価の方法 及び基準 |
成績評価は適時行うレポートの提出を基に総合的に判断する． 出題した課題に関しては適時，解説を行う． |
| 質問への対応 | 質問は、いつでもどうぞ． オフィスアワーを以下に示していますが，変更もあります． まずはメールで連絡してください． |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎8号館2階 823F室，TEL 03-3259-0917 船橋校舎 物理実験A棟，TEL 047-469-5350 e-mail watanabe.masayuki66@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 14:00 ～ 16:00
水曜 駿河台 12:00 ～ 14:00
木曜 船橋 11:00 ～ 13:00
金曜 船橋 14:00 ～ 16:00
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| 学生への メッセージ |
原子力エネルギーは危険ですが有用な技術です． これからはこの知識が必要なる分野（就職先）も多くなると思います． がんばって原子力エネルギーおよび放射線の知識を習得しましょう． |