核エネルギーとは？？？

質問

E=mc2の公式の意味は、正しくはわかりませんが、要するに「ほんのわずかな物質が膨大なエネルギーに転換されるんだよ」ということだと理解しています。

ところで、核爆弾が爆発したときのエネルギーとは、具体的にどんなエネルギーとして何にどう作用するのでしょうか？熱でしょうか、力でしょうか？

物理学にはうといもので、なるべく素人にわかるように教えてくださるようお願いいたします。

回答No.6

Tann3 · ベストアンサー

No.2です。

　同じような質問がありました。そちらで「核反応によって放出されるエネルギー」の内容と、E=mc^2 での計算例などを示しましたので、ご参考にしてください。
　回答No.5とNo.9です。

http://okwave.jp/qa/q8387349.html

　また、No.2に書いた核エネルギー、原子力関連の一般向け入門書には、下記のようなものがあるようです。ご参考まで。（私が全部読んだわけではないので、悪しからず）

「池上彰の講義の時間 高校生からわかる原子力」\1,365
http://www.amazon.co.jp/%E6%B1%A0%E4%B8%8A%E5%BD%B0%E3%81%AE%E8%AC%9B%E7%BE%A9%E3%81%AE%E6%99%82%E9%96%93-%E9%AB%98%E6%A0%A1%E7%94%9F%E3%81%8B%E3%82%89%E3%82%8F%E3%81%8B%E3%82%8B%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B-%E6%B1%A0%E4%B8%8A-%E5%BD%B0/dp/4834251780/ref=sr_1_7?s=books&ie=UTF8&qid=1387255510&sr=1-7&keywords=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B

「知っておきたい原子力発電 (図解雑学)」\1,260
http://www.amazon.co.jp/%E7%9F%A5%E3%81%A3%E3%81%A6%E3%81%8A%E3%81%8D%E3%81%9F%E3%81%84%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E7%99%BA%E9%9B%BB-%E5%9B%B3%E8%A7%A3%E9%9B%91%E5%AD%A6-%E7%AB%B9%E7%94%B0-%E6%95%8F%E4%B8%80/dp/4816351175/ref=sr_1_13?s=books&ie=UTF8&qid=1387255510&sr=1-13&keywords=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B

「図解 知っておきたい!! 放射能と原子力」\1,050
http://www.amazon.co.jp/%E5%9B%B3%E8%A7%A3-%E7%9F%A5%E3%81%A3%E3%81%A6%E3%81%8A%E3%81%8D%E3%81%9F%E3%81%84-%E6%94%BE%E5%B0%84%E8%83%BD%E3%81%A8%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B-%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%A0%E3%83%83%E3%82%AF-%E6%A9%8B%E6%9C%AC%E4%B9%85%E7%BE%A9/dp/4862980627/ref=pd_sim_b_4

「核兵器のしくみ」 (講談社現代新書)\756
http://www.amazon.co.jp/%E6%A0%B8%E5%85%B5%E5%99%A8%E3%81%AE%E3%81%97%E3%81%8F%E3%81%BF-%E8%AC%9B%E8%AB%87%E7%A4%BE%E7%8F%BE%E4%BB%A3%E6%96%B0%E6%9B%B8-%E5%B1%B1%E7%94%B0-%E5%85%8B%E5%93%89/dp/4061497006/ref=pd_cp_b_0

「原子爆弾―その理論と歴史」(ブルーバックス)\1,365
http://www.amazon.co.jp/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E7%88%86%E5%BC%BE%E2%80%95%E3%81%9D%E3%81%AE%E7%90%86%E8%AB%96%E3%81%A8%E6%AD%B4%E5%8F%B2-%E3%83%96%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9-%E5%B1%B1%E7%94%B0-%E5%85%8B%E5%93%89/dp/4062571285/ref=pd_cp_b_1

「放射性物質の正体」 (PHPサイエンス・ワールド新書)\882
http://www.amazon.co.jp/%E6%94%BE%E5%B0%84%E6%80%A7%E7%89%A9%E8%B3%AA%E3%81%AE%E6%AD%A3%E4%BD%93-PHP%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%BB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%83%89%E6%96%B0%E6%9B%B8-%E5%B1%B1%E7%94%B0-%E5%85%8B%E5%93%89/dp/4569802613/ref=pd_sim_b_5

回答No.7

clssm

おおざっぱに言うと、爆弾の材料であるウランが分裂して軽くなります。その、減った分の質量が熱エネルギーになります。その熱で空気が膨張することによって、衝撃波が生まれます。

回答No.5

noname#195146

普通に可燃物が燃える場合は、酸素の供給が必要ですが、僅かな熱量でいいので高温を最初に与えてやれば燃焼を開始し、その燃焼がその周りにまた高音を与え、連鎖して全体が萌えます。これが起こるのは、可燃物が高い化学エネルギーを持っているからです。

　高い化学エネルギーを持つということは、不安定だということを意味します。高い場所にある水が水路さえあれば低い場所に流れようとするのと同様、きっかけさえあればエネルギーの低い状態に落ち着こうとするのです。

　核エネルギー（核兵器でも原子力発電でも同じ）も同様です。ウランやプルトニウムのような核分裂を起こすタイプの原子核は大きすぎる（陽子が多過ぎる）ために小さくなる方が安定です。

　また、原子核は中性子があって安定するのですが、陽子に対して中性子が少ない場合などもエネルギーの高い状態で、陽子やヘリウム原子核を放出してエネルギーの低い状態に変化して安定します。

　ウランやプルトニウムは放置しても少しずつ核分裂します。このとき中性子を出します。純度を高めてある程度以上の量を一塊にすると、核分裂で出てきた中性子が他の原子核に入って中性子過剰になり、その原子核が核分裂します。それも中性子を出すので、それがまた他の原子核の核融合を引き起こします。それが核分裂の連鎖反応で、一気に引き起こすようにすれば核兵器になり、適度な一定に抑え続ければ原子力として使えます。

　核融合も同様で、陽子（と中性子）が少なく、軽い原子核は、同様に軽い原子核と結合して重い原子核になるほうが原子核の持つエネルギーが低くなります。核融合はかなり高温でないと起こりません。太陽などの恒星が核融合を開始するには、宇宙にある水素原子が大量い集まり、その圧力で中心部が超高温になることにより核融合が始まります。いったん核融合が始まれば、核融合の高温により核融合が連鎖して起こります。

　核分裂も核融合も、原子核が持つ結合エネルギーが低い方向への反応であるわけです。核分裂なら山の頂上から転がり落ちて来る、核融合なら穴の中に転がり落ちて行くようなイメージになります。

　これらの核反応で得られるエネルギーは、放射線です。ガンマ線と呼ばれる放射線は非常に波長の短い光（電磁波）です。アルファ線はヘリウム原子核、ベータ線は電子です。大気中や水中の核反応であれば、これらが空気や水を熱します。他に中性子も出てきますが、中性子はかなり物を通り抜ける性質が強く、ある程度の距離を何も起こさずに進むので、核反応の周囲ではそれほど熱に変わりません。

P.S.

　こうした核反応について、最も安定なもの、つまり最もエネルギーの低いものが鉄です。恒星では水素の核融合から始まり、それでヘリウムができて、そのヘリウムが核融合を起こすようになり、どんどん重い原子核の核融合へと移行していきます。そして鉄になると、それ以上は核融合は進みません。

　核分裂も、分裂後にできるのが鉄以上の重い原子核であるなら、外からエネルギーを与えて原子核を壊し、そこから与えた以上のエネルギーを取り出すことは不可能ではないでしょうけど、実用的ではなく、物理学実験以外では行っていません。

回答No.4

noname#193391

基本熱です。
核爆弾は強烈な熱で急激に大気を膨張させその力で破壊を行います。
もちろん直接の熱の影響もあるでしょうが、破壊力の多くはこの大気の膨張です。
この急激な膨張が衝撃波を発生させます。
なので核兵器は大気の無い宇宙空間では破壊力は小さいと言われます。
（まあ通常の爆弾も同様ではありますが）

中性子爆弾などは中性子を放射する事で直接人体を破壊します。
電子レンジみたいな物だと思えば良いでしょう。
熱や放射線の影響が少なく人の殺傷を主とした核兵器です。

特殊な例としては高高度で核兵器を使用し放射線により電子機器の破壊を目的とした物もあります。

つまり使い方や種類によって核爆発（あるいは核融合）の何をどう利用しようかという用途が違うのです。

回答No.3

NemurinekoNya

核分裂をするとき、
ガンマー線とか、ベータ線、アルファ線などの放射線も出るじゃんないですか。
中性子も出ます。
そして、光、熱線なども出ます。
これらは非常に高いエネルギーを持っているんですよ。
このエネルギーを持った素粒子が核エネルギーの正体です。

福島、今も、放射性物質や放射線で大変でしょう。
原子核が壊れるとき、放射線が出るんですよ。

で、
これらのエネルギーを持った素粒子が何かにぶつかった時に、そのエネルギーの一部を受け取り、その何かが加熱されます。《熱》になる。

ということで。熱エネルギーは、核分裂の際に発生するエネルギーの一部ということになります。
まぁ、最終的には、そのエネルギーのほとんどすべては熱になってしまいますけれども。

☆熱でしょうか、力でしょうか？
◇力って、作用するものがないと発生しないんですよ。
たとえば、質量を持ったモノや電荷を持ったモノが一つあっても、
他に質量や電荷を持ったモノがないと、重力や電気的な力は発生しない。
なので、《力》は、「ウ～ン」となってしまいます。
「エネルギーや熱エネルギーが生まれる」と言った方が適切なんでしょうね。

回答No.2

Tann3

核エネルギーは、大きく「核分裂」と「核融合」に分けられます。

　「核分裂」は、核爆弾にも、原子炉にも使われます。
　普通は、ウラン235（陽子92個と、中性子143個でできているので、合計数92+143＝235で「ウラン235」と呼びます）に中性子をぶつけると、２～３個の原子核に分裂します。このとき、中性子も3～4個飛び出します。この中性子が別なウラン235にぶつかって、次々に核分裂の連鎖反応がおこります。爆発的に増えるのが爆弾、一定に保つのが原子炉です。

　核分裂が起こるとき、もともとのウラン235の質量よりも、２～３個に割れた原子核（セシウム137とか、コバルト60とか、ストロンチウム90など）と中性子の質量の合計が少し軽くなります。その差（質量欠損）が、E=mc2に相当する膨大なエネルギーになります。
　このエネルギーは、具体的には２～３個に割れた原子核と中性子の運動エネルギーです。この運動エネルギーが、周りの物質や原子炉では「冷却材」（普通は水です）に衝突して熱となります。また、２～３個に割れた原子核は、安定な状態よりも少し余分なエネルギーを持ったものが多く、安定状態に落着くために放射線を出します。この放射線もエネルギーで、アルファ線はヘリウム原子核（陽子2個+中性子2個）、ベータ線は電子で、エネルギーはこれらの粒子の運動エネルギーです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%B8%E5%88%86%E8%A3%82%E5%8F%8D%E5%BF%9C

　ということで、核分裂でできるエネルギーとは、原子核や粒子の運動エネルギーとして放出されるわけです。これが冷却材や周囲の物質の分子と衝突を繰り返し、最終的に熱エネルギーとなります。

　核分裂には、ウラン235によるもの以外に、プルトニウム239によるものもあります。プルトニウムは自然界には存在しない元素で、原子炉の中で、核分裂しないウラン238（天然ウラン中の99.3％）が中性子を1個吸収してできます。使用済核燃料の中から「再処理」で取り出して、原爆の原料や「プルサーマル燃料」になります。

　もう一つの「核融合」は、逆に軽い原子核である「水素」から少し重い「ヘリウム」ができる核反応です。
　　　二重水素（陽子1個＋中性子1個）が2つ結合してヘリウム（陽子2個＋中性子2個）
　　　二重水素（陽子1個＋中性子1個）　＋　三重水素（陽子1個＋中性子2個）　→　ヘリウム（陽子2個＋中性子2個）　＋　中性子
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%E8%9E%8D%E5%90%88

　基本は核分裂と同じで、元の水素2個の質量合計よりもヘリウムの質量の方が小さいので、その差分のエネルギーがヘリウムや中性子の運動エネルギーになるということです。
　核融合は、太陽の中で起こっている現象です。その意味で、核融合は「地上に太陽を」といわれます。しかし、不幸なことに、地球上では「水素爆弾」という形でしか実現していません。

　以上は、非常に「ざっとした」骨子だけの説明ですので、もう少し知りたければ、新書、講談社ブルーバックスなどの一般向け解説書などを読んでみてください。

回答No.1

Willyt

熱エネルギ－の形で取り出します。その熱で水を熱し、出来た水蒸気でタービンを回して発電するのです。ですから、発電機は火力発電に用いるものをそのまま用いることができます。