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講義概要/Course Information

2020/04/28 現在

科目基礎情報/General Information

授業科目名 /Course title (Japanese)	量子エネルギー科学
英文授業科目名 /Course title (English)	Quantum Energy Science
科目番号 /Code
開講年度 /Academic year	2020年度	開講年次 /Year offered	全学年
開講学期 /Semester(s) offered	後学期	開講コース・課程 /Faculty offering the course	博士前期課程
授業の方法 /Teaching method	講義	単位数 /Credits	2
科目区分 /Category	大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅰ
開講学科・専攻 /Cluster/Department	基盤理工学専攻
担当教員名 /Lecturer(s)	小林　義男
居室 /Office	東6-901
公開E-Mail /e-mail	yoshio.kobayashi@uec.ac.jp
授業関連Webページ /Course website	http://www.moss.pc.uec.ac.jp/
更新日 /Last updated	2020/03/26 16:34:45	更新状況 /Update status	公開中 /now open to public

講義情報/Course Description

主題および 達成目標 /Topic and goals	現代社会において、放射線や原子核現象は、診断と治療の生命科学分野、原発や加速器などのエネルギー分野、計測や品質管理などの工業的利用、放射線検出器開発や年代測定などの宇宙地球科学など幅広い分野で応用・利用されています。 放射線を正しく理解するには、物理・化学・生物学・医学・工学など総合科学 (total science) の知識が必要とされますが、すべてを網羅することは難しく系統的に学修する機会はほとんどありません。 一方で、2011年の東日本大震災が引き起こした原子力発電所の事故によって、日本の将来のエネルギー問題と環境問題という解決するには難しくかつ時間のかかる大きな課題が突き付けられています。 本講義では、放射線や放射性物質、これらと物質との相互作用を正しく理解し、エネルギー関連材料科学や応用技術に関わる工学の体系的理解を深めることを主題とします。原子核やその壊変現象という基礎を様々な応用技術を紹介しながら、SPring8やJ-Parc、大型加速器施設の解説も交えて、現在の先端研究のトピックスも紹介します。 本講義を受講することで、放射線取扱主任者試験や医学物理士などの「国家試験」に対応できる基礎知識が身につきます。 達成目標 ・　原子核の構造と放射線の関係を理解して説明できる ・　放射線と物質との相互作用について理解して説明できる In modern society, radiations and nuclear phenomena are commonly used in a wide variety of fields such as life sciences of medical applications, energy fields of nuclear power plants and accelerators, industrial applications of measurement technique and quality control, and space/earth sciences of radiation detector development and geochronometry. To understand radiation properly, knowledge of total science such as physics, chemistry, biology, medicine, and engineering is required. However, it is difficult to cover everything and there is little opportunity to study systematically. The nuclear power plant accident caused by the Great East Japan Earthquake of 2011 confronted the challenge of Japan's future energy and environmental problems. The main theme of this Class is to understand the radiations and the interactions between radiations and matters correctly, and to recognize engineering related to energy and material science. Various analytical techniques using nuclear probes and topics developed SPring8, J-Parc, and accelerator facilities will be introduced. You will acquire the basic knowledge that can be used for "the national examinations" such as the radiation protection supervisor and the medical physicist. You can understand the followings as achievement goals: · to explain the structures of nucleous and the radiations · to explain the interaction between radiations and materials
前もって履修 しておくべき科目 /Prerequisites	物理・化学・数学・生物・量子論に関連する基礎科目 Fundamental classes related to physics, chemistry, math, biology, and quantum theory
前もって履修しておくこ とが望ましい科目 /Recommended prerequisites and preparation	無機化学や熱力学・材料・分子分光学・固体物性関連の講義、演習、実験 Classes related to inorganic chemistry, kinetics, materials science, molecular spectroscopy, and solid state physics
教科書等 /Course textbooks and materials	特に指定しません。講義毎に必要な資料を配付します。 The necessary materials for each lecture will be distributed.
授業内容と その進め方 /Course outline and weekly schedule	TypeⅡ：Japanese-based course, with English materials 【講義内容】以下の項目について講義と解説を行ないます。 　（ただし、進行状況により変更があります） (1) ガイダンス　（放射線とは何か・身のまわりの放射線） (2) 原子核物理１　（原子核モデル・自然放射性核種・壊変系列） (3) 原子核物理２　（放射壊変・ベータ壊変・電子捕獲・ハイゼンベルクの谷） (4) 原子核の経時変化　（半減期・放射平衡・永続平衡・過渡平衡） (5) 核分裂と核エネルギー　（原子核の安定性・原子質量単位・質量欠損） (6) 放射線量の評価　（吸収線量・等価線量・実効線量・外部被曝と内部被曝） (7) 放射線の人体への影響　（確率的影響・確定的影響・遺伝的影響） (8) 荷電粒子と物質の相互作用　（α線・エネルギー損失・ブラッグピーク） (9) 光子と物質の相互作用　（γ線・光電効果・コンプトン効果・電子対生成、制動放射線） (10) 放射線の測定　（電離箱・GM計数管・シンチレーション計数管・半導体検出器） (11) 放射線の化学への応用　（放射化分析・同位体希釈分析） (12) 放射線の生命科学ヘの応用　（無担体・陽電子断層撮影法 (PET)・ホウ素中性子捕捉療法） (13) 放射線の宇宙地球科学への応用　（トレーサー法・年代測定法） (14) 放射線のエネルギー工学への応用　（実用原子炉・核燃料サイクル・アイソトープ電池） (15) 総括 Class 1 : Guidance and introduction of nuclear science Class 2 : Nuclear Physics 1 (nuclear model, natural radionuclides, decay chains) Class 3 : Nuclear Physics 2 (nuclear decays, beta decay, electron capture, Heisenberg's valley) Class 4 : Radiation decays (half-life, radiation equilibrium, secular equilibrium, transient equilibrium) Class 5 : Nuclear fission and nuclear energy (atomic mass unit, moss defect) Class 6 : Radiation dose (absorbed dose, equivalent dose, effective dose, radiation exposure) Class 7 : Effects of radiation on the human body (radiation effects, linear energy transition (LET), hereditary effects) Class 8 : Interactions between charged particles and matter (alpha-particle, energy loss, Bragg's peak) Class 9 : Interactions between photon and matter (photoelectric effect, Compton scattering, electron pair generation, bremsstrahlung) Class 10 : Radiation measurement (GM counter, scintillation counter, Si detector) Class 11 : Applications to chemistry (activation analysis, isotope dilution analysis) Clas  12 : Applications to life science (carrier-free, positron emission tomography (PET), boron-neutron capture therapy (BNCT)) Class 13 : Applications to space/earth science (radioactive tracer, geochronometry) Class 14 : Applications to energy engineering (nuclear power reactors, nuclear fuel cycle) Class 15 : Summary
実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience	研究員（理化学研究所、放射化学・応用原子核物理・加速器科学） Research Scientist (RIKEN, radiochemistry, nuclear physics, accelerator science)
授業時間外の学習 （予習・復習等） /Preparation and review outside class	授業内容から興味のある事項を予習することは大切です。初めて聞く事柄が多いはずなので授業の復習に重点を置いて勉強して下さい。 It is important to prepare for points of interest from the content of the Class. Since there are many words to listen for the first time, you should study with focusing on review of the Class.
成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） /Evaluation and grading	【評価方法】出席状況、授業中の小問およびレポートで総合的に評価します。 【評価基準】最低達成基準の目安として下記の項目を70％以上理解し、自分の言葉で説明できることを求めます。 Grades should be evaluated comprehensively based on attendance status and reports.
オフィスアワー： 授業相談 /Office hours	東６-９０１室　火曜日午後〜 E6-Room 901 in the afternoon of Tuesday
学生へのメッセージ /Message for students	「放射線」「原子核」は、特別な環境にある特別な人が"関係する"ものではありません。皆さんは、具合が悪くなれば病院に行ってレントゲン撮影をしたり、旅行で飛行機に乗ったり、温泉にはいったり、カレーのジャガイモを食べたり…、これらにはすべて「放射線」が関わっています。 広く知識を吸収し学ぶことは、将来にわたって「選択の自由度」を広げることにつながります。講義で得る知識は、すべからく今すぐに役立つ知識だけではありません。学ぶことは、未来に向けた新しい選択肢やオプションの獲得を目指すことに通じます。自分自身に「付加価値」をつける努力を怠らぬよう（wikiなどの安易な情報だけで満足しない）講義に積極的にのぞんでください。
その他 /Others	「無用の用」 新聞やTV、メディアなどで発表される最新科学関連ニュースには必ず目を通しましょう。社会に出た時にみなさんは理工系を学んだ者として認知されます。いまは関係のない無用な事象でも、この講義で学んだことは将来役立つ時が必ず訪れます。
キーワード /Keyword(s)	自然放射線、壊変系列、ベータ壊変、電子捕獲、半減期、放射平衡、質量欠損、放射線量、放射線影響、線エネルギー付与 (LET)、遺伝的影響、エネルギー損失、ブラッグピーク、制動放射線、光電効果、コンプトン効果、電子対生成、GM計数管、シンチレーション計数管、Si検出器、放射化分析、同位体希釈、陽電子断層撮影法 (PET)・ホウ素中性子捕捉療法 (BNCT)、年代測定法、原子炉、核燃料サイクル natural radionuclides, decay chains, beta decay, electron capture, half-life, radiation equilibrium, moss defect, radiation dose, radiation effects, linear energy transition (LET), hereditary effects, energy loss, Bragg's peak, bremsstrahlung, photoelectric effect, Compton scattering, electron pair generation, GM counter, scintillation counter, Si detector, activation analysis, isotope dilution analysis, positron emission tomography (PET), boron-neutron capture therapy (BNCT), geochronometry, nuclear power reactors, nuclear fuel cycle