- ベストアンサー
核分裂のエネルギー源について
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
核分裂の場合も核融合の場合と同様に、核反応の前後での結合エネルギーの差です。結合エネルギーも質量として観測されるので核反応後の総質量が反応前に比べて小さい場合に「質量欠損」と呼んでいます。 核分裂反応によっていくつかに分かれたそれぞれの原子核（核分裂片）は大きな運動エネルギー（高速）で飛び出します。ウランの核分裂では一回の核分裂反応で約200MeVのエネルギーが放出され、そのほとんど( 約80%)が核分裂片の運動エネルギーになります。核分裂片は重たく電荷量が大きいのでウランの中を数十から百ミクロン進む内にエネルギーを周囲のウランに与えて止ってしまいます（だから死の灰を容器で包まれた燃料の中に閉込めておけるのですが）。 その時、核分裂片の運動エネルギーは熱エネルギーとなってウラン燃料を暖めます。高温になったウランによって燃料容器（燃料棒）の温度が上がりそれと接している水を加熱し蒸気を作り、タービンを回し電気を起します。水の代わりにヘリウムを使うと製鉄に使えるほどの高温ガスを作る事が出来ます（その場合、燃料容器には金属が使えないのでセラミックスになりますが）。 核融合の場合は一回の（重水素ー三重水素）核融合で約14MeVの運動エネルギーを放出しますがその大部分を中性子が持っています（核分裂では中性子のエネルギーは2MeV程度）。高エネルギーの中性子は止めるのが難しく当ったものと核反応を起し放射化しやすいという性質を持っています。核融合では液体リチウムなどの軽い元素で減速して熱に変えて利用する事が考えられています。
その他の回答 (3)
- sanori
- ベストアンサー率48% (5664/11798)
核分裂も質量欠損をエネルギーに換えています。 日本の原子炉は、全て、U-235（質量数が２３５のウラン）と中性子との反応を使っています。 下記リンクの第２章の「核分裂(Nuclear fission)」をご参照。 http://www15.wind.ne.jp/~Glauben_leben/Buturi/Gensi/Gensibase5.htm ちなみに、Ｕ－２３５は、天然ウランのうち僅か０．７％ですので、 それを数％にしないと核燃料に使えません。 Ｕ－２３５の割合を高めることを「ウランの濃縮」といいます。 北朝鮮の核保有問題関連のニュースで「遠心分離機」という言葉が登場しますが、 これはウラン濃縮の方法のひとつです。 次に、熱エネルギーを発電につなげる構造についてですが、 原子炉用語で「一次冷却水」「二次冷却水」という言葉があります。 これは、「原子炉の温度を下げるためのもの」という意味だけに思われるかもしれませんが、 それと同時に、原子炉の熱を取り出す役目を果たしています。 http://www.fepc.or.jp/thumbnail/supply/nuclear-02.html http://www.enecho.meti.go.jp/e-ene/handbook/04_sikumi/4302_gensiro_b.html
お礼
ありがとうございました。
- NAZ0001
- ベストアンサー率29% (508/1743)
マッチ擦っても、質量は欠損します。 エネルギーが大きければ、E=mc^2で欠損する質量も大きいですが。核融合の場合、単にヘリウムと水素の重量差から推測されていたに過ぎません。 核だろうが酸化だろうが、反応とは、エントロピーの不可逆法則法則がある限り、基本的に位置エネルギーの解放であり、静止質量は減ります。 ついでに言えば。減った質量は、粒子の運動エネルギーや光子のエネルギーとなります。…運動する物体の質量が増えるという話はご存知かと思いますが。つまり、全体の系において、質量は一定です。増えるのはエントロピーだけ。
お礼
ありがとうございました。
関連するQ&A
- 核融合の質量欠損について
核分裂時の質量欠損については理解できました。 それで今度は核融合の場合はと思い連投させて頂きます。 核分裂は欠損した質量分は結合エネルギーに使われており、 分裂時にはエネルギーとして放出される。 このとき放出されたエネルギーはもとの質量には戻らない。 ということでした。 これに対して核融合反応は融合させた原子核の総質量の１部が 質量欠損となり外部へエネルギーとして放出されるとあります。 ここで、融合するためには結合エネルギーが原子核内部に蓄えら れていないといけないと思うのですが放出される事実はどう考えた ら良いのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 核分裂の放射線について
福島原発の放射線漏れが問題になっています。 原子力発電はウラン235の原子核に中性子が１個当たると2種類の原子核に分裂し 同時にガンマ線、中性子2～3個、質量欠損相当のエネルギー200MeVが放出され この質量欠損相当のエネルギーを利用し蒸気を発生させてタービンを回し発電してると 以前習った事があります。 そこで本題ですが、今放射線漏れが問題になっています。 何μシーベルト漏れたがこれは普段レントゲン等で浴びている放射線程度・・・。 などとよく聞きます。レントゲンはX線、この放射線漏れはガンマ線であるのに 比較してよいのでしょうか？ 自分の中ではガンマ線の方がが遥かに危険と認識しているのですが・・・。 お手数ですがご教授ください。
- ベストアンサー
- ニュース・時事問題
- 原子核内における核子の運動エネルギー
下記質問において、No.5（shiaraさん）の回答についてです。 質量欠損って何がなくなったの？ http://okwave.jp/qa/q6607947.html shiaraさん、すみません、他の方が参照しやすいように全文掲載させてもらいます。 ____________________________________________________________________ 原子核は、陽子と中性子が集まって出来ています。これらはしっかり結びついていてまったく動かない、というものではありません。核力のポテンシャルは井戸型をしていて、陽子と中性子は、井戸型ポテンシャルの中で自由に動き回っていると考えられます。したがって、陽子と中性子は、運動エネルギーを持っています。これを原子核の外から見ると、原子核の質量は、陽子と中性子の質量の他に、陽子と中性子の持っている運動エネルギーから来る余分な質量を持っています。この余分な質量と運動エネルギーの関係は、よく知られているE=mc^2となります。 核分裂によって原子核が２つに分裂すると、それまで陽子と中性子が持っていた運動エネルギーの一部が、原子核全体の運動エネルギーに変わります。原子核全体としての運動エネルギーが増えるということは、温度が上昇するということです。これが原子炉で発生する熱となります。核分裂した後の原子核は、その原子核を作っている陽子と中性子の運動エネルギーが減っているため、原子核としての質量が減ることになります。これが質量欠損です。 ____________________________________________________________________ [質問1] 分裂前の原子に対して分裂後生成された原子では、原子核内の陽子と中性子の運動エネルギーが減るのは何故でしょうか？ 核分裂生成物は結合エネルギーが強いため、陽子と中性子が動きづらくなるからと解釈してもいいのでしょうか？ [質問2] 下記Wikipediaに、「自由な陽子と中性子を融合させると、その結合エネルギーに相当する約2.2MeVのガンマ線を放出することが知られている。」と記述されています。 これは、結合エネルギーの束縛により減った陽子と中性子の運動エネルギーが、2.2MeVのガンマ線として放出されたと理解してもいいのでしょうか？ 質量欠損 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B3%AA%E9%87%8F%E6%AC%A0%E6%90%8D
- 締切済み
- 物理学
- 核分裂エネルギー
”核分裂で発生するエネルギー”とは具体的に何かと知りたく思っています。核分裂とは何かについて調べて見ると ”分裂前と分裂後の物質の質量を比べると分裂後の方が少なく、減った質量がE=m（c自乗）のエネルギーとなる”とあります。 （その考えがあっているとして）実際にこの減った質量から変換されたエネルギーはどのような形で現れるのでしょうか？反応後温度が高くなる、ということから考えて、分裂後の物質の運動エネルギー（振動？）なのでしょうか？ また分裂時に発生するアルファ、ベータ線、中性子は物質でガンマ線は電磁波だと考えて良いのでしょうか？もしそうだとして原子炉内部で発生したガンマ線はどうなるのでしょうか？原子炉からはもれないと思うので原子炉の壁（あるいは水）にぶつかって熱（分子振動？）になるのでしょうか？ 大変に初歩的な質問ですがよろしくご教授ください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 核分裂の質量欠損について
納得できないので質問させてください。 本やネットでは分裂前の原子核の質量はこれらを構成してる個々の質量 よりも小さく、その差分は結合に使われてるエネルギーとあります。 これは理解できますが、この事実と核分裂の際に放出されるエネルギー との関係性がわかりません。 核分裂の際には結合に使われたエネルギーは元の質量に戻るのではないの ですか？放出されたエネルギーはどこから来てるのでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- 【核融合と核分裂】の違いを教えてください。 原子
【核融合と核分裂】の違いを教えてください。 原子力発電所の原子炉の核融合反応は核融合と核分裂の両方が起こって発電しているのですよね？ 核分裂がない核融合だけの原子力発電所は安全ってどういう意味ですか? 核融合のみで発電できるなら、なぜいま核分裂を起こして電気を発電しているのですか？
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 核分裂と核融合はどっちが強力？
一般的に核分裂を使った原爆より核融合を使った水爆の方が強いと思われていますが、実際そんなに差があるものなのですか？ 最小単位（例えばウラン原子1個分とか？）で考えると放出するエネルギーには差があるものなのでしょうか？ それほど詳しくないのでちょこちょこ変なところがあるかもしれませんが上手くフォローしてもらえるとうれしいです。
- ベストアンサー
- 化学
- 核融合と核分裂の発電量の違いは何？
核融合と核分裂の発生エネルギーは核融合の方が大きいでしょう。 でも、発電するために行うことはどちらも、 「水を沸騰させて水蒸気を出し、タービンを回し発電する。」 ということは変わらないのではないのですか？ そうすると、どんなに高いエネルギーでも、水は100度で沸騰し、 その時に水蒸気の壁が出来て、直接熱する事が出来ない。 ということを聞いた様な気がします。 (気化熱でエネルギーを奪われるから、だったでしょうか？) だから火の上を裸足で歩いても火傷をしない、と。 であれば、核融合であっても核分裂と同じ事しか出来ないのでは？ 圧力を加えれば沸騰温度は上がるでしょう。 でも結果は100度のときと変わらない気がします。 変わるのでしょうか? 核融合発電とはいったいどの様なものなのでしょうか?
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ありがとうございました。