4月, 2011 のアーカイブ

原子力と核エネルギー

Posted: 2011年4月16日 カテゴリー: 雑学

原子力発電所と核分裂についてのお話です。

今回の福島原発の炉心融解事故で、大学の研究室で行っていた卒研を思い出しました。

簡単に言えば、とある特性を持った新素材セラミックスの開発ですが、
作製過程でセラミックスは焼き物と同じで焼き固める工程(焼結)があります。その焼結で使う炉(見た目は電子レンジに酷似)の温度が1300~1700℃設定でしたが、
あるとき、同研究室の仲間が設定ミスで炉心融解させかけたことを思い出しました。たしかその時の温度は1800℃を超えていたような気がします。
(炉内と電子部品の交換で外郭部本体には損壊なし)

今では笑い話ですが、これが原発なら洒落にならないです。
(確か原発の燃料棒の露出・空焚き時は2000℃だったか?)

ここで原子力発電所の簡単な発電方法の説明です。

基本は発電機のモーターを動かすためにタービン(羽)を回して電気を生み出します。
その回す方法が、

水⇒加熱して水蒸気になる⇒管を伝って水蒸気をタービンへ吹き付ける⇒モーターが動く⇒発電

となります。

ここで必要なのが水を蒸発させる熱の燃料。

火力発電所はその名のとおり物を燃やして加熱しています。
その為ゴミ処理施設の可燃処理熱を利用するケースもありますが、
結局が二酸化炭素(CO2)が排出されるので大気汚染に繋がります。

そこで少量の燃料で大規模な熱量を生み出す方法として採用されているのが原子力発電です。

福島の原子力発電は核分裂現象の際得られる熱量を使って水を蒸発させています。その水蒸気でタービンを回して発電しています。

その加熱に使われる燃料棒。
この中に核分裂を起こす物質がペレット状(円柱)にして封入されています。

1㎝四方のペレット⇒約370個積み上げ⇒約4mの金属筒に封入⇒燃料棒1本が完成

燃料棒⇒約80本束ねる⇒それを約580束作る⇒原子炉1基分の燃料集合体

つまり1回の発電(3~4年)に使われる燃料棒は約46400本。
ペレット個数は17168000個。

意味不明な数字ですねw

またペレットはセラミックスと同様で2500℃で焼き固めているので、
それよりも更に高温にならないと溶け出さない仕組み。
しかし燃料棒の金属筒は1300℃くらいで溶け出す素材。

今回は冷却できず空焚き状態の炉心内は2000℃にも達していたらしいので、
ペレットが剥き出しになっていても、ペレット自体が溶け出した可能性は低いと予想されます。

随時、冷却して燃料棒の温度が下げれば大丈夫で、
しかし過去統計から安全温度まで下がるまで約30日はかかるでしょう。

さて核分裂現象ですが、

すべての物質は原子で構成され、原子の中心に原子核があります。

核とは原子核を指し、この原子核は「陽子」と「中性子」で出来ています。

その分裂とは、中性子が原子核に衝突し、原子核が二つに分かれることを言います。

※核融合は核分裂の逆現象。原子同士が衝突して一つに融合する現象。このとき膨大なエネルギーが生成される。(核融合に放射能はありません)

分裂する際に原子核は膨大なエネルギーを放出します。
そのエネルギーが水を蒸発させている熱のことです。

その核分裂が起こっている際中に生成される物質の中に
放射線を出す特性を持った物質⇒放射性物質が生成されます。

ヨウ素131(I-131)も放射性物質です。
通常の無害なヨウ素はI-53で、小学校でも理科実験でもやったデンプンを紫色に染める液体です。
このヨウ素の放射性同位体がヨウ素131になります。
通常のヨウ素より中性子の数が多くなっているということです。

またメディアでよく聴く放射能とは、放射性物質から放射線が出る活性力のことです。

現在、東日本各地からヨウ素131が検出され始めていますが、
ヨウ素131は放射性物質の中でも単体では放射能が比較的小さいものです。

それは半減期が約8日だからです。
半減期とは放射能が半分になるまでの期間のことです。

他の放射性物質では、

マンガン54  ⇒ 半減期312日
セシウム134 ⇒ 半減期2.06年
ラジウム226 ⇒ 半減期1600年
プルトニウム238 ⇒ 半減期87.7年
プルトニウム239 ⇒ 半減期2.41万年
ウラン238  ⇒ 半減期44.8億年

他にもありますが、ほとんどが数十日~数十億年かかります。
それを考えれば、比較的早く除染可能な状況と言えます。
しかしヨウ素131も大量に堆積すればその分回復にも時間がかかります。
(チェルノブイリ原発の封鎖地はそれが理由の一つ)

現状の放射線値が一年以上続けば、健康に害が出るかもしれません。
それが今の規制値の基準です。
しかも原発事故が終息に向かっているので、一時的なのものになるでしょう。
過敏にならないことが大事です。

余談①ですが、

東京電力が推進してきたオール電化住宅。
東京電力管内の全オール電化住宅の消費電力が200万kWらしいですね。
これは原子炉2基分の発電量に相当するそうです。

計画停電で生活に支障をきたしていそうです。
もし原発縮小の動きが活発化すれば、オール電化住宅も見直しを迫られるかもしれないですね。
そうなったら代替エネルギーは…

余談②ですが、

放射線の除染、環境改善にファイトレメディエーションが有効とも言われています。
それはヒマワリを植えて育てることで、土壌の放射線値が減少、
1~2年で約99%の除染に成功した実証結果があります。

なので心配な皆様、ヒマワリを植えましょう!

それだけが言いたかったですw

今日の詞情
「ヒマワリは正義の象徴だ」

コンピュータに関する数字と電気信号

Posted: 2011年4月16日 カテゴリー: 雑学, PC

パソコンに関わらず電子部品は電気の流れを用いて計算・動作しています。
何といっても計算には数字が無ければ話になりません。
そこで数字と電気の流れを対応させるために、

電気がON ⇒ 『1』
電気がOFF ⇒ 『0』

というルールを設けました。
これは数学上では『2進数』の事で、自分たちが日常で使っている0~9を『10進数』といいます。

10進数では0~9が一巡すると桁が増えて10になりますが、2進数ではこれが0と1のみです。

(例: 0 ⇒ 1 ⇒ 10 ⇒ 11 ⇒ 100 ⇒ 101 ⇒ 110 ⇒ 111 ⇒ 1000)
 読み方も「10⇒ジュウ」ではなく「イチゼロ」。

機械はこの電気の流れから得られた0と1を用いて膨大な桁で計算していますが、人間には無理な作業です。
なので製作側のプログラマーは2進数を判別しやすい別の表記へと変換します。

2進数は通常4桁(1なら0001)表記なので、4桁の最大値1111までを1グループとします。
これを10進数へ換算すると0~15の値に相当します。

(例: 0 ⇔ 0000、 5 ⇔ 0101、 10 ⇔ 1010、 15 ⇔ 1111)
※2進数で0000~1111の中にある数が16通りということ。

しかしこれだと1桁と2桁が混在しているので、1桁へ統一させるために『10~15』を『a~f』へ置き換えます。

(例: 10 ⇒ a、 11 ⇒ b、 12 ⇒ c、 13 ⇒ d、 14 ⇒ e、 15 ⇒ f)

こうすると0~1の2進数の4桁が0~fの1桁で表すことが出来ます。これを『16進数』と言います。
もちろん0~fが一巡すれば桁が一つ増えて10になります。

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※10進数から2進数へ換算する場合は、2で割算した余り値をつなげた値が2進数の値になります。

(例: 187を2進数で表記
   ⇒ 187÷2=93 余り1、
   ⇒ 93÷2=46 余り1、
   ⇒ 46÷2=23 余り0、
   ⇒ 23÷2=11 余り1、
   ⇒ 11÷2=5 余り1、
   ⇒ 5÷2=2 余り1、
   ⇒ 2÷2=1 余り0、
   ⇒ この余り値と最後の商を繋げると、10111011という2進数の値が算出できます。)
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ここまでは数学上の説明で、これを踏まえた上でコンピュータで扱う数字について説明します。

まずコンピュータでは2進数を最小単位として『1ビット(bit)』と言います。

(例: 0 or 1 ⇒ 1bit、 10 or 11 ⇒ 2bit )

2進数は通常、4桁表記なので『4bit』になります。

ですが実際のコンピュータは8桁(8bit)で表現し、256通り(0~255)の数を扱います。
そして8bitを16進数へ換算すると00~ff(または00~FF)で表すことが出来ます。

この8bitをコンピュータ上で計算する最小単位として、『1バイト(1B)』と言います。

これは皆様にも親しみのあるファイル容量の値、HDD、メモリ、CD、DVD等の容量に使われる単位の事です。
(KB、MB、GB、TBなどのバイト)

また、より簡易的に扱うために、256 × 4 = 1024B ≒ 1KB として表現しています。

(例: 1000KB ⇔ 1MB、 1000MB ⇔ 1GB、 1000GB ⇔ 1TB)
(例: 『K』キロと読み10の3乗を示す、 『M』メガ・10の6乗、 『G』ギガ・10の9乗、 『T』テラ・10の12乗)
※10の3乗とは、10×10×10=1000のこと。10の9乗は10を9回かけた値。

よくDVDなどのメディアへファイルを書き込もうとすると、
1枚4.7GBのDVD容量が実際は4.4GBまでしか書き込めない、という現象に遭遇した事があると思います。
これは1024KB≒1MBのような端数があるため、見かけ上少ないように見えるだけです。

サラウンドシステムの導入

Posted: 2011年4月16日 カテゴリー: 音楽, PC

さて今回は、オーディオ話の続編です。

以前からお話してきたオーディオ機器についての拘り。
それでもPCに関連するものが多く、サウンドカード、サウンドドライバ(ソフトウェア)、
ヘッドホン、イヤホン、ポータブルmp3プレイヤーなど、自身の音楽環境を高めてきました。

しかしこの度、最後の一角にメスを入れてしまいました。そう、スピーカーです。

今までスピーカーは重低音かつコストパフォーマンス重視で選考していました。
その結果、UNITCOMのUNI-3126という2.1chスピーカーを使っていました。
UNITCOMは音響系メーカーではなくPCパーツメーカーですが、これがなかなかに優秀でした。
そこそこの音の広がりとしっかりとした重低音、それが6980円でお買い得w

そんな中で別のPCの音響環境が不安定に…
(音響ハードスペック等は一般PCよりも上級だが、出力スピーカーが安価だったため故障orz)

いろいろと諸事情が重なって、現行(UNI-3126)のスピーカーはそちらへ移設し、
Wyrdさんには新規スピーカーを新設するという計画に至りました。

しかしスピーカーとは調べれば調べるほどに底が知れません。
USBバスパワー接続の安価な2chスピーカーもあれば、高純度品質素材をふんだんに使った超高級スピーカーまで。
用途も音声チャット~迫力サウンド~ホームシアターと多岐に渡ります。

2.1chよりも多チャンネルにするか、それとも2.1chで高級音質を狙ってみるか?
と、いろいろ悩みました。
それでもよりも上を目指したいと思うのは私の悲しい性でしょうか・・・?

結論から言えば、5.1chのホームシアターサラウンドシステムを選びました。

今更な話ですが、

1ch⇒モノラル、2ch⇒ステレオ、2.1ch⇒ステレオ(ウーファー有)
3.1ch⇒2.1ch環境+センタースピーカー(1台)
5.1ch⇒3.1ch環境+サラウンドスピーカー(L/R各1台)
7.1ch⇒5.1ch環境+サラウンドバックスピーカー(L/R各1台)
9.1ch⇒7.1ch環境+サラウンドスピーカー(L/R各1台)

※ステレオスピーカーは多チャンネル環境だとフロントスピーカーとも呼称します。ウーファーは低音専用スピーカーです。

※多チャンネルスピーカーでは必ず、アンプと呼ばれる統合制御・音響増幅器が必要です。

他にめったにやらないですが、ウーファーを2台にした7.2chや9.2ch、
7.2ch環境からフロントプレゼンススピーカー(L/R各1台)+リアプレゼンススピーカー(L/R各1台)を加えた11.2chもあります。

こう見るとスピーカー配置が複雑そうに思えますが、結構単純です。

3.1chまでは聴き手のリスニングポジションから前面に配置し、5.1ch以上では360°囲む感覚で配置、プレゼンススピーカー系のみ部屋の四隅に置くイメージです。

室内を音響で満たす……自前の空間制御ですねw

今回5.1chを選んだのは入門編らしくと、部屋が広くないからですw

次の選考はメーカー、機器性能、価格です。

この辺りは前々からの予備知識があったので大きな壁は無かったですね。
とりあえずホームシアターに限定してメーカー選別すると、

音響空間重視・シアター向け ⇒ YAMAHA
原音を忠実に再現・オーケストラ演奏向き ⇒ DENON
ベーシックタイプでマルチメディアに対応 ⇒ ONKYO
省スペース型スピーカーによるサラウンド再生を重視 ⇒ VICTOR
DVD・Blue-ray再生を重視 ⇒ PIONEER
力強い音の広がりで全てを圧倒 ⇒ BOSE

に大別。

次に性能・機能面ですが、ここで買い手の傾向が分かれるかもです。

大きな視点だと、
設置する際の大きさや色。スピーカーの形状でも、一般でよく目にするブックシェルフ型、柱状のトールボーイ型。
アンプも個別に用意するか、それともウーファーとの一体型にするか?
用途にもTV・GAME・CD・DVD・Blue-ray、何を主に再生させることが多いか?

逆に細かく見れば、
各スピーカー出力(W)、インピーダンス(Ω)、再生周波数帯(Hz)、接続端子の数と種類、
消費電力(W)、音響機能、付属配線の種別、他機器との接続対応、

特に何も無ければ用途と形状で決めてしまったほうがいいと思います。

私は設置にあまり苦労しない形状から、黒色のブックシェルフ型スピーカーとウーファー一体型アンプを選択。
用途も接続元はPCで、サウンドカード、Blue-ray再生も可能なスペック。それならと5.1chで映像鑑賞が主に。

あとはスピーカー個々の出力が比較的大きいものを選択するために、

 ・インピーダンス ⇒ 4Ω以上
 ・フルレンジサイズ ⇒ コーン型で6㎝以上
 ・再生周波数帯は極度に偏らず。
 ・ウーファーからに風圧が高い低音性。

を選定条件に追加。

ここまでくれば最後は予算問題。これが一番の難題・・・・・・

家電量販店や音響機器専門店でも、2.1chで2.5万~3.5万円、5.1chなら4万円~数十万円。
実に狭き門です。探す中で5.1chで3万円弱のYANAHA製も見つけましたが、スピーカーが小型すぎだったため却下。
やはり強いのはネット通販だ!ということで、以前ヘッドホン選考でお世話になった特価.COMへ。

いろいろ値引き商品が多く、無名メーカーでトールボーイ型5.1chサラウンドが2万円弱の商品を見つけたときは恐怖でしたw
そんな怖い商品は無視して探した結果、購入した商品が↓

 PIONEER HTP-S333 5.1ch Surround System

即納税込みで31500円。同商品を店頭で購入した場合は44800円。差額1万円以上あるとは…

特筆機能としてはDVD・Blue-rayの3D音響対応、USBデジタル入力対応、サブサラウンドアンプへの接続可。
あとは何故かFMラジオチューナー付きw(ラジオって基本モノラル音w)

もちろん、出力元のPCとアンプ間はロスレスの光デジタルケーブル接続です。
※出力元とアンプ間が離れている(長距離)場合は、柔軟性のある同軸デジタルケーブルが有効。

更にオマケでサウンドカード(SoundBlaster X-Fi Titanium HD)の接続端子で空いているアナログL/R端子に別途、部屋で余っていたステレオスピーカーを接続してフロントプレゼンススピーカー化。
最終的には擬似7.1ch仕様になっています。

これでフルHDのBlue-rayを大音響で楽しむぞ~!

今日の詞情
「Wyrdさん、どこへ向かおうとしているの?」