| 第1章 電子と原子 |
| 第1節 色々な名前が付けられた電子 3 |
| 第2節 電場・磁場の中での荷電粒子の運動 5 |
| (1) 一様な電場の中での等加速度運動 5 |
| (2) 一様な磁場の中での荷電粒子の運動 6 |
| (3) 同じ向きに一様な電場と磁場があるときの荷電粒子の運動 7 |
| 問題1 電子の比電荷の測定 8 |
| 問題2 電子の比電荷の測定 9 |
| 問題3 電子の発見 10 |
| 問題4 質量分析器 11 |
| 問題5 同位体の発見 12 |
| 第3節 加速器(accelerator) 13 |
| (1) コッククロフト・ワルトン型加速器 13 |
| (2) バン・デ・グラーフ型加速器 14 |
| (3) 線形加速器 (linear accelerator) 15 |
| (4) サイクロトロン (cyclotron) 16 |
| (5) ベータトロン (betatron) 17 |
| (6) 衝突型加速器 (collider) 18 |
| 問題1 バン・デ・グラーフ 19 |
| 問題2 サイクロトロン 20 |
| 問題3 ベータトロン 21 |
| 問題4 トリスタン 22 |
| 問題5 Spring-8 23 |
| 第4節 波と粒子 24 |
| (1) プランクの放射法則 24 |
| (2) 光電効果 (photo electric effect) 24 |
| (3) コンプトン効果 (Compton effect) 26 |
| (4) 電子線のブラッグ反射 27 |
| (5) 中性子線のブラック反射 28 |
| 問題1 光電効果 30 |
| 問題2 コンプトン効果 31 |
| 問題3 電子波の千渉 32 |
| 問題4 中性子線回折 33 |
| 第5節 原子の構造 34 |
| (1) トムソン模型 34 |
| (2) ボーアの原子模型 35 |
| (3) 水素原子のスペクトル 37 |
| (4) フランク・ヘルツの実験 37 |
| (5) 特性X線とモズレーの法則 38 |
| 問題1 トムソンの原子模型 40 |
| 問題2 ラザフォードの実験 40 |
| 問題3 リュードベリ定数 41 |
| 問題4 水素原子のボーア模型 42 |
| 問題5 同位体効果 43 |
| 問題6 ミュー粒子原子 (muonic atom) 45 |
| 問題7 ポジトロニウム (positronium) 46 |
| 問題8 フランク・ヘルツの実験 (Frank-Hertz experiment) 47 |
| 問題9 X線の発生 48 |
| 問題10 エキゾチック原子 (exotic atom) 49 |
| 第2章 中性子と原子核 |
| 第1節 中性子の発見 50 |
| 問題1 中性子の発見 53 |
| 問題2 電子は構成要素か? 54 |
| 問題3 元素の周期律表とパウリの排他原理 55 |
| 第2節 原子核の構造 56 |
| (1) 原子核の密度はほぼ一定 56 |
| (2) 原子核の世界の魔法の数 57 |
| 問題1 核力の飽和 59 |
| 問題2 魔法の数 (magic number) 59 |
| 問題3 独立粒子模型 (independent-particle model) 60 |
| 問題4 原子核の殻模型とパウリの排他原理 62 |
| 問題5 中性子星 (nutron star) とブラックホール (black hole) 63 |
| 第3節 原子核の質量 64 |
| (1) 質量欠損と結合エネルギー 64 |
| (2) 半経験的質量公式 67 |
| 問題1 原子質量単位 70 |
| 問題2 半経験的質量公式 70 |
| 問題3 2つの原子核が最も接近する距離 71 |
| 問題4 質量欠損のグラフ 73 |
| 問題5 平均結合エネルギー 73 |
| 問題6 同重核のβ崩壊に対する安定性 74 |
| 問題7 テクネチウムとプロメシウムに安定な同位体がない 75 |
| 第4節 原子核の反応 76 |
| (1) 発熱反応と吸熱反応 76 |
| 問題1 吸熱反応 78 |
| 問題2 α粒子とヘリウム原子 78 |
| 問題3 α粒子の散乱 79 |
| 問題4 重陽子の結合エネルギー 80 |
| 問題5 熱化学方程式 (thermochemical equation) 81 |
| (2) 核融合反応 82 |
| 問題1 DT反応 85 |
| 問題2 D+D→42He は禁止 86 |
| 問題3 D+D→31T+p 86 |
| 問題4 D+D→32He+n 87 |
| 問題5 D+D→42He+γ 88 |
| 問題6 地球が太陽から受取るエネルギー 89 |
| (3) 核分裂反応 90 |
| 問題1 ウラン235の核分裂 93 |
| 問題2 核分裂のQ値 94 |
| 問題3 ウラン238は熱中性子では核分裂しない 95 |
| 問題4 核分裂のエネルギー 95 |
| 問題5 1/vの法則 96 |
| 問題6 即発中性子と遅発中性子 96 |
| (4) 原子核の崩壊 97 |
| 問題1 α崩壊のQ値 100 |
| 問題2 崩壊熱 (decay heat) 100 |
| 問題3 トンネルを潜るα粒子 101 |
| 問題4 カリウム40の崩壊 102 |
| 問題5 ドップラー効果とメスバウワー効果 103 |
| 問題6 超ウラン元素 104 |
| 第3章 原子炉 |
| 第1節 核燃料 105 |
| (1) 断面積 105 |
| (2) 炉心、出口密度 107 |
| (3) 燃料ペレット、燃料棒 108 |
| (4) 濃縮、 増殖、 再処理 109 |
| 問題1 アルミニウムの熱中性子吸収断面積 112 |
| 問題2 ほう素10の熱中性子吸収断面積 112 |
| 問題3 カドミウム113の熱中性子吸収断面積 113 |
| 問題4 コバルト60び生成 114 |
| 問題5 1MWday 114 |
| 問題6 熱出力 115 |
| 問題7 出力密度 115 |
| 問題8 ウラン濃縮 116 |
| 問題9 使用済燃料の再処理 117 |
| 第2節 原子炉の制御 118 |
| (1) 臨界 118 |
| (2) 中性子の減速 120 |
| (3) 冷却材 121 |
| (4) 制御棒 122 |
| 問題1 炉心 123 |
| 問題2 濃縮度 123 |
| 問題3 熱中性子 124 |
| 問題4 中性子の減速 126 |
| 問題5 原子炉の自己制御性 127 |
| 問題6 高速増殖炉 128 |
| 問題7 「もんじゅ」ナトリウム漏れ事故 129 |
| 問題8 チェルノブイリ事故 129 |
| 問題9 JCO 臨界事故 130 |
| 問題10 ジルコニウムとハフニウム 131 |
| 第3節 軽水型原子力発電 132 |
| (1) 熱効率 132 |
| (2) 沸騰水炉 (BWR) 134 |
| (3) 加圧水炉 (PWR) 135 |
| (4) タービン発電機、 復水器 137 |
| 問題1 ランキン・サイクル 138 |
| 問題2 一次冷却材の流量 138 |
| 問題3 オットー・サイクル 139 |
| 問題4 熱を伝えやすい細い管 140 |
| 問題5 伝熱管、 燃料棒の温度分布 140 |
| 問題6 原子力発電所 141 |
| 問題7 非常用炉心冷却系 (ECCS) 142 |
| 問題8 原子力船 「むつ」 の放射線漏れ 142 |
| 第4章 放射線 |
| 第1節 放射能、放射線放射性物質 143 |
| 問題1 放射性崩壊 (radioactive decay) 145 |
| 問題2 β+崩壊が起こる条件 (nuclear isomer) 145 |
| 問題3 γ崩壊、 核異性体 146 |
| 問題4 ミルキング 146 |
| 問題5 ホットアトム (hot atom) 147 |
| 問題6 自然放射線 148 |
| 問題7 水素の同位体 148 |
| 第2節 崩壊の法則 149 |
| 問題1 半減期 (half-life) 153 |
| 問題2 平均寿命 (mean lifetime) 154 |
| 問題3 化合物に含まれる放射性同位体 154 |
| 問題4 放射平衡 (radioactive equilibrium) 155 |
| 問題5 放射化 (activation) 156 |
| 問題6 炭素14 157 |
| 第3節 放射線の減衰 (attenuation) 158 |
| (1) α線の空気での減衰 158 |
| (2) β線のアルミニウムでの減衰 159 |
| (3) γ線の鉛での減衰 160 |
| (4) 中性子のホウ素での減衰 162 |
| 問題1 放射線と原子の衝突 164 |
| 問題2 α線と物質との相互作用 164 |
| 問題3 γ線と物質との相互作用 165 |
| 問題4 放射能と放射線の単位 165 |
| 問題5 放射線強度の距離による減衰 166 |
| 問題6 吸収物質の質量厚さ (mass thickness) 167 |
| 問題7 放射線荷重係数 168 |
| 問題8 照射線量 (exposure) 168 |
| 問題9 荷電粒子の発程 169 |
| 第4節 放射線の測定 170 |
| (1) 検出部分は円筒形 170 |
| (2) 半導体検出器 172 |
| (3) シンチレーション検出器 173 |
| 問題1 電離箱の中での電子と陽イオンの移動 177 |
| 問題2 チェレンコフ放射 178 |
| 問題3 光子は電子陽電子対に壊れられない? 178 |
| 問題4 光電子増倍管 (photomultiplier tube) 179 |
| 問題5 半導体検出器 (semiconductor detector) 180 |
| 問題6 β線型SPND 180 |
| 問題7 中性子の検出 181 |
| 問題8 非破壊検査 (non-destructive inspection) とラジオグラフィー 182 |
| 第1章 電子と原子 |
| 第1節 色々な名前が付けられた電子 3 |
| 第2節 電場・磁場の中での荷電粒子の運動 5 |
| (1) 一様な電場の中での等加速度運動 5 |
| (2) 一様な磁場の中での荷電粒子の運動 6 |
| (3) 同じ向きに一様な電場と磁場があるときの荷電粒子の運動 7 |
