東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業))

東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業)

平成29年度 活動ブログ

平成29年度 活動ブログ養成講座の活動を記録しています

2017.12.13

第六回目の講義を終えて

こんにちは。聖ウルスラ学院英智高等学校の小松優香です。何かと忙しく,遅れてしまいました。11月は第六回目の講義であり,だいぶブログやレポートに慣れてきました。いままでレポートは時間がなく,講義の内容を理解して先生が作って下さったパワーポイントの紙をみて思い出しながら書くので精一杯でした。しかし,書きながら自分の考えを良く深め,理解しその研究の将来性まで考えを広げることまで余裕が出てきました。とはいうものの自分なりに成長したと思っているだけでそのレポートが他の人から見てどう目に映るのかはわかりませんが・・・。いままでブログやレポートを書くなどそんな経験はなかったので,科学者の卵を通して文章を書くことに慣れて本当に良かったとつくづく思います。何せ私は国語が苦手ですから最初は長文を書くという行為に抵抗がありました。書きたいとは思っても変な文になることが沢山ありました。それを解決してくれたのが科学者の卵のブログです。もし今回のブログで誤字脱字があったら申し訳ありません・・。話がだいぶ広がってしまったのでさっそく本題に移りたいと思います。

 さて,最初は英語サロンでした。前々回は新人戦で時間が私の種目とかぶってしまい,参加することができず,前回が初めての参加でした。普段から英語を聞いているわけではないので,どきどきしていました。とりあえず,英会話は積極性が大事だと思うので,片言ながらも沢山質問をしました。前回の留学生の方はフランス出身で大学では工学専攻でした。画像を加工して見やすくしたり,大きなデータを収縮したりと難しそうな研究をしていると分かりました。私はリスニングが苦手なので,質問をしたとしても応えが分からない場合が多く,そこが私の欠点です。中学校の頃からリスニングには自信がなく,点数が取れないところです。ですから自ら質問しておいて答えを聞き返すことの繰り返しでした。しかし,今回の英語サロンで成長が見られました。減災アクションカードゲームというものをやりました。問題文を聞きつつ取るカードを見つけ,英語でそのカードについて説明しなければなりません。私にとっては少しハードだと思っていましたが,以外にも問題が聞き取れ,説明する言葉がするすると出てきました。やはり,英語は慣れが肝心なのでしょう。お昼ご飯を留学生と食べ,日常会話を英語でしたり・・・。私は留学をしたことがないので身近に外国の方と過ごすことは新鮮です。このような貴重な経験をさせて下さる科学者の卵養成講座に感謝します。次回も楽しみです。

一つ目は安藤晃先生のプラズマと核融合という講義でした。プラズマはオーロラや雷であることは知っていましたが,具体的にどのようなものに使われてどのような仕組みなのかは知りませんでした。プラズマは電気を帯びた気体で電気的には中性で様々な発光現象が伴います。蛍光灯は人間が人工的に作り出したプラズマです。人工的に作り出せるということは未来のエネルギーとして期待できます。未来のエネルギーとして資源量が豊富で低コストで安全安心などの条件が必須です。このような条件に合っているのがプラズマ(核融合)エネルギーです。このエネルギーは大規模なエネルギーの発生が可能で海が燃料資源になります。ですから無尽蔵で世界中で手に入ります。また,核という言葉から色々な心配をしてしまいます。しかし,高レベル長寿命放射性廃棄物が無く,プルトニウムの核拡散危機とは無縁です。天候にも左右されません。なんと地上で起こす核融合反応で一般家庭の年間電力消費量の数十年分のエネルギーを作り出せます。こう考えると地球に悪影響で高コストなエネルギーを使い,暮らしている私たちはいったい何だろうと思えてきます。核融合反応は暴走せず,核分裂と比べて安全対策が比較的容易です。このように核融合エネルギーはすばらしいエネルギーなのです。その核融合を起こすためには,高い温度,高い密度,優れた閉じ込めの技術が必要です。高温のプラズマを閉じ込めるには相当な技術が必要になります。僅かな条件の違いで大きく閉じ込めに影響するので大変だそうです。プラズマのことは何も知らなかったのですが,この講義でプラズマのすごさを知り,意外と身近にあるものがプラズマを用いたものなのだと分かりました。

二つ目の講義は渡辺正夫先生による進路選択アドバイスでした。渡辺先生はテレビアニメの影響から科学技術に興味を持ち始めたそうです。私は小さいときはケーキ屋さんか普通にお母さんになって幸せに過ごせればいいなと思っていました。昔から食べ物に興味があるのは変わりません。私が本格的に農学に興味を持ったきっかけは乳酸菌ショコラの発売です。乳酸菌とチョコレートの組合せなんて聞いたことがありませんし,乳酸菌と言えばヨーグルトのイメージしかありませんでした。乳酸菌は整腸効果や脂肪燃焼効果などがある善玉菌です。しかし,ヨーグルトに含まれる乳酸菌は腸に届くまでに胃酸などの消化液によって死んでしまうそうです。そこで生きたまま腸に届き,さらに食物繊維も手軽に採れるように開発されたのが乳酸菌ショコラです。実食したことがありますが,おいしい甘いチョコレートで普通のミルクチョコレートと変わりません。ヨーグルトやヤクルトを飲まないと乳酸菌は採れないと思っていましたが,その考えを大きく覆されました。そこから,人の役に立つ食品を開発することは素晴らしいことだと思うようになりました。また,場所や気候のせいでお米が育たない,十分な作物を収穫できないという問題によって飢餓が生じている,アメリカの肥満と食糧不足などが題材になっている食の未来について書かれた本を読みました。アメリカは肥満体国でさぞおいしいお肉ばかり食べているからなのだろうと思っていましたが,現実は違いました。ある地域の場合ですが,食糧不足で貧しくなってしまい,ファストフードなどで低価格高カロリーのものばかり食べているからだそうです。そこから遺伝子組み換えによって雨にも強いイネの開発や害虫に負けないトウモロコシなどにも興味がわきました。やはり物事に興味を持つと言うことは大切だと思いました。何かに興味が無ければ行動は起こせません。先生が例に挙げたバイキンマンはまさに科学者にふさわしい存在です。大きな夢,野望を抱いている,失敗してもへこたれない,あきらめず努力をしている・・・。私はある意味ではバイキンマンのようになるため,日々科学に興味関心を持ちたいです。渡辺先生の講義は,私たちの未来にヒントを与えてくださいました。ヒントをうまく活用し,夢をかなえたいです。

今週の講義も楽しみです。残りもあとわずかとなりましたが,よろしくお願いいたします。

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.12.08

質問の回答 (プラズマと核融合)

 飛翔型「科学者の卵養成講座」事務局です。
 秋田県立能代高等学校の佐々木円花さんがブログに投稿した質問に犬竹正明先生からご回答をいただきました。

 犬竹先生は、安藤晃先生と同じ研究室でプラズマの研究をされていました。今年度から毎回の講座にも参加されています。


2017.11.21 秋田県立能代高等学校 佐々木円花さんのブログへの回答
(卵事務局 犬竹正明)

1.稲妻はプラズマであるということでしたが、この中で窒素と酸素が化合し窒素化合物ができるということについて、窒素も酸素もイオンとなっている(電子がとれている)状態で化合するのですか。それとも一度プラズマになっているものが再び各原子に戻り化合するのですか。

1.回答
稲妻など空気中でプラズマが発生した際に、窒素Nと酸素O は解離(単原子状態になること)、電離(イオンになること)や励起(原子核の周りをまわっている軌道電子が活性化した状態(N* やO*など))がおこります。片方の原子が負イオン(N-やO-)になった状態での反応や、またご質問にあるようなNとOの原子同士の反応も含めて非常に複雑な多数の反応が起こっています。また、自動車排ガス中のNOx分解へのプラズマ利用もあります。これらは現在も研究が進められています。

2.トカマク型には安全係数がありますが、ヘリカル型にはそういったものはないのですか。ないとすれば、コイルをねじって作った磁力線には乱れが生じることがないということですか。

2.回答
トカマク型閉じ込め装置では、ドーナツ状のプラズマが形成されますが、その中を流れるプラズマ電流が作る(ポロイダル)磁場と外部のコイルで作る(トロイダル)磁場が合成され、捩れた磁力線が作られます。安全係数が1とは、トロイダル方向に一回回った時にポロイダル方向にも1回回った状態のことをいいます。プラズマ電流が大きくなって磁力線の捩れ方が大きくなると、トロイダル方向に一回回った時にポロイダル方向には1回以上回転してしまいます(安全係数が1より小さくなる)が、このような場合には電流全体が(巨視的に)不安定になってプラズマが崩壊してしまう(ディスラプション)現象が起きることが知られています。

一方、ヘリカル型ではプラズマ電流は流さずに、外部コイルだけで捩れた磁力線を作っていますので、電流による(巨視的)不安定は起こりません。

電流によってプラズマが巨視的に不安定になる、身近にみられる現象として、ジグザグに折れ曲がる稲妻(雷電流経路)があります。稲妻では、円柱状に流れる雷電流が作る(円周方向)磁場が、地球磁場による(軸方向)磁場に比べて非常に大きく、等価的な安全係数が非常に小さくなるため巨視的に不安定であり、ジグザグになります。

しかし、トカマク型でもヘリカル型でも、「プラズマの乱れ」が大きくなる不安定現象が起きる可能性があります。 それは、(プラズマ全体は巨視的に安定であっても)、磁力線の捩れ方に等しい(共鳴した)波動の振幅(プラズマの乱れ)が大きくなり、磁力線を横切ってプラズマが逃げやすくなる(微視的な)不安定現象です。

この「プラズマの乱れ」を抑制することは長年の難題でしたが、近年、「プラズマ乱れを抑制できる条件 (閉じ込め改善モード)」が発見されました。この発見の結果、「国際熱核融合実験炉:ITER」の建設が、現在フランスで進められています。

ブログの「もし宇宙空間にあるプラズマを使って発電ができるようになれば、大きな推進力で永久に進み続けられるロケットができるかもしれません」とありますが、宇宙空間のプラズマは密度が低すぎて核融合ロケットの燃料には不足です。月面の砂の中には太陽風で運ばれてきた水素やヘリウム3があり、「第2世代の核融合炉」や「地球衝突小惑星の軌道偏向用核融合ロケット」に利用できるでしょう。



大変よく勉強していますね。これからもプラズマへの興味を持ち続けてください。



投稿者:事務局 |個別ページ

2017.12.04

平成29年度第3回日本科学教育学会研究会

飛翔型「科学者の卵養成講座」の下山せいらです。
12月2日に「平成29年度第3回日本科学教育学会研究会」で口頭発表で参加しました。
http://www.jsse.jp/jsse/modules/note7/index.php?id=104
この学会は、「日本科学教育学会」の東北支部の支部会です。
8月末に高松で開催された年会では、昨年度の講座のプログラムや受講生アンケートの結果を解析した研究を発表してきましたが、
今回の支部会では、今年度の「サイエンスチャレンジ」について、実施内容とその効果について発表しました。

小学校の「生活科」から「理科」への移行の研究や、授業で実施する理科の実験の新しい手法の紹介、学校の先生を対象にした研究など、大学の教育学に関わる先生や学生、高校の先生を中心に発表がありました。
教育学は、教育によってどんな効果があったか?をどう測定して示すか、なかなか難しい分野だと思います。
科学者の卵養成講座のような年間を通した「学校の外の教育」「大学なのに高校生が対象」といったプログラムは特殊な例であるため、興味を持ってくれる方がいました。



投稿者:事務局 |個別ページ

2017.12.03

夢=好きなこと?=得意なこと?

 こんにちは。宮城県仙台二華高等学校1年の関百咲です。中間考査が終わりましたが、実は生物の範囲が卵で教わった内容と一部関連していて、勉強が楽しかったです。点数になっててくれるといいのですが。
 さて、遅くなりましたが第6回の振り返りをしていきたいと思います。



 英語サロン第3回目は「減災カードゲーム」。減災、災害というとやはり真っ先に脳裏に浮かぶのは、2011年の東日本大震災。3.11が起きたのはまだ小学3年生のとき、友人たちと下校中でした。電線は左右に大きく振動し、友人の隣にはコンクリートが倒れ、しゃがもうとせずとも立っていることすらできませんでした。実は数日前に学校で防災訓練をしたばかりだったので、何とか落ち着いて対応できていましたが、もしなかったらと思うとぞっとします。そんなことを思い出しながら、防災教育や訓練の大切さを再確認できました。訓練や学校の授業となると年に1~2回といったペースでしかできませんが、このようにいつでも遊び感覚でできる防災というのも有用な方法だと思いました。会話の面では、いつもよりたくさん話したし、たくさん聞けて、いつもに増して充実感がありました。


 最初の講義はプラズマと核融合。プラズマは「第四の状態」というのは聞いていましたが、きちんと定義を理解したのは初めてでした。非常に高いエネルギーを有し、発電や宇宙研究などへの多数の分野に応用ができると聞いて、ここまで注目されている理由もよく分かりました。専門的なことだけでなく、雷も蛍光灯もオーロラもプラズマであり、私たちのすぐそばにあるものなんですね。どうして学校で習わなかったのか不思議で仕方ありません。
 私はプラズマで音を発生させる装置を少しだけ体験させていただきました。仕組みとしては、出したい周波数(単位Hz)回だけ、1秒間にプラズマの断続を繰り返すそうです。例えば440Hz(ラの音)を出している時は、1秒の間に440回プラズマが流れたり切れたりしているわけですね。私達からはもちろん連続して流れているように見えます。講義での用途とはかけ離れたものですが、プラズマのまた別の側面が見れたような気がして非常に興味深かったです。


 次の講義は、進路選択についてでした。自分の将来の夢の遷移を振り返ってみると、女優だったりピアニストだったり......。レポートでは顔を赤くして斜線を引きましたね。しかし今でも複数の夢で迷っています。ここで習ったように、それぞれとの相性や将来性などを見極めていきたいと思いました。いまだに自分が本当に何に自信を持てるのか、確信できません。「好き」と「得意」それぞれで1番目のものが同じならそれだと自信を持って言えるのですが、まだまだリストアップもままならないので、今からでも様々な分野で知見を深めていこうと思います。
 ただ「趣味と仕事は分けた方がいい」とアドバイスを受けたことがありまして、というのも「仕事は自分の好きなことができるわけではない」のだそうです。確かに一理あると思っていましたが、今回の講義を聞くに、自分の人生を預けるようなものは、やはり好き好んでできるような仕事のほうがよい、と感じています。何事にも下積み時代というのは存在し、それを乗り越えてこそ自分の好きなことで社会貢献ができるようになるではないでしょうか。


 今回もバリエーション豊富な内容でした。特に進路については、これからさらに検討していく時期に入るので、とりわけ貴重なお話であったと思います。講義で教わったことをまとめて机の前に貼っておきたいくらいです。貼ります。



 次回は酵素!生物ひいては理科の中で一二を争うmy favorite fieldです。選択物理化学なんですけどね。さらに大学生の方や卵OB・OGさんとの交流もあって、非常に楽しみです。そろそろTOEICの勉強もした方がいいかなとか思いながら、今回のブログを締めくくりたいと思います。
 ここまでお読みいただきありがとうございました。

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.12.02

なんでコレ知らなかったんだろ??

テストが終わりました!仙台二華高等学校1年の佐藤雄大です。テスト最終日の放課後に男子高校生がやることといえば、ブログか予防接種くらいだと思いますが、僕はその両方を今日やろうと思います。男子高校生の鑑ですね。  槇原敬之ではないですが冬がはじまり、コートを着ないとすっかり寒くなりました。雪合戦が楽しみな季節です。手袋を忘れたことを恨み手をかじかませながら工学部のドアを通りました。    第3回減災アクションカードゲームでは、震災の時のこと...自分があのときとっさにとった行動、ライフラインが完全に断たれた中での生活、公衆電話にできた長蛇の列、そしてあの夜暗い地上から見えた満天の星...を思い出しながらカードを取っていました。まず自分の安全を確保するためにどうするか。そして落ち着いたら次にどうするか。また、周りの人が油断、不適切な判断をしていたらどうするか。災害は、いつか来るとみんな知っていますが、誰も明日来るとは思っていません。災害が発生したとき、もしかしたら明日、もっといえば3分後に、生かせる知識得られたことはとても良い経験になりました。(次の問題の場所設定がビーチだと予言する能力に目覚めた点でも良い経験です。)    プラズマって、なんだ。かっこいいやつ。ハリーポッターとヴォルデモートが杖から出してるやつ。その程度しか知識(?)のない僕は、安藤先生の講義でプラズマの正体にただただ驚いていました。プラズマというと空想科学や映画の世界というイメージで、仙台市科学館にある球状の装置はいったい何者なんだとずっと思っていましたが、実はプラズマとは「電気を帯びた気体」のことで、固体液体気体に続く第四の相!さらにそれが身近なところに存在、利用されている、そしてとんでもない可能性を持っている!今まで空想と思っていてすみません、プラズマさん。。。    そして、研究倫理の話についても、かなりの衝撃を受けました。省エネ≠節約。節約というのはある程度欲求を抑えることだが、過度な節約・節約の強制は弱者・体の不自由な人・少数派を圧迫する。大事なのは数的な平等ではなく幸せの平等、言うなれば平和。そのためには、充分なエネルギーが必要である。しかし夢のエネルギーだと思われていた核によって原発事故が起こり、また兵器の開発がなされてしまった。地球カレンダーの12月31日に生まれた人間は地球を壊しうる力を持つ核エネルギーを知ってしまった以上、それを知り、正しく利用する責任があり、それで地球を壊してはならない。科学は、常に倫理・社会と密接に結びついているということを強く感じました。  ここで、復習をする過程で疑問に思ったことがあります。資料23ページの「この式を変形すると、」で一段目から二段目の式変形で、おそらく(v/c)^2が微小と見たときの近似式だと思うのですが、ここでのvとは何を意味しているのでしょうか。「光速よりも早く動く電車」の速度を表しているならばv>cでこの式変形は成立しないので、電車の速度ではないとは思うのですが。。。それともまた別の解釈があるのでしょうか。。。   そして始まった2時間目、渡辺先生の進路選択アドバイス。小学生の時の自分、今の自分、高校卒業後の自分、大学の研究室の自分、職業に就いてからの自分、何をしてきたか、何をしているか、何をすべきかを考えるきっかけとなりました。昔は全く野球をしていないのにプロ野球選手になると言ってみたり、玉の囲いも知らないのにプロ棋士になると言ってみたり、非現実的な、けれど愉快な夢を持っていて、次第に現実的でかつわくわくするような夢を持つようになりました。しかし、昔と今とで変わらないのはヒーローになりたいということです。やはり男子は一度はヒーローに憧れるものです。というのも、人生を楽しみ頑張っている悪の組織をつぶすだけを目的とするヒーローではなく、人を助ける、人に感謝される、そんなヒーローです。  以前僕は、かなり悩みに悩み抜いたことがあります。「自分は今、コンビニの中にいて、炭酸を飲みたい。カルピスソーダか、MATCHか。どうするべきか。どうしよう。」誰もが経験のある、とても深刻な悩みです。このとき、僕が辿り着いた結論は、「たぶんどっちを選んでも満足するだろうな」ということです。そのころの僕にとっては衝撃的な発見で、ニヤニヤしながらカルピスソーダを飲みました。それ以降も、受験校をどうするか、弓道部か山岳部か、悩んだことはありましたが、自分が満足いくまで両者を調べたあとは、「どっちを選んでも満足する法則」に則り直感で決めてきました。MATCHを飲んでいたら、高校が今と違かったら、弓道部に入っていたら、今より良かったかもしれませんが、それは僕が知ったこっちゃないことで、今が幸せなのですべてはALRIGHT YA BABYなのです。   また、「これでメシを食うんだ」という自覚、「何でもいいから一番」という目標、「自分の器」の理解、「不思議の根幹」の追究、これらによってイノベーションが起こせる!そう思い、感動しました。  今回の第6回講義を振り返り、プラズマも人生戦略も、「なんでコレ知らなかったんだろ?もったいない。。。」と思うことが何度もありました。以前ブログでも書いたように、身の回りは疑問であふれていて、その陰には自分の知らない衝撃的な事実があり、わくわくするようなフロンティアの塊なんだな、と感じました。

投稿者:事務局 |個別ページ

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