【核融合と核分裂】の違いを教えてください。 原子

質問

【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？

回答No.1

hahaha8635 · ベストアンサー

原発は核分裂ですよ

核融合はまだ実験室段階です
https://www.nifs.ac.jp/ene/qa/qa_03.html

核分裂はほっといても分裂するので　暴走(爆発)します
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AB%E3%83%88%E3%83%8B%E3%82%A6%E3%83%A0

16kg以上集めてほっとけば分裂する
原発では分裂しないように
制御棒を出し入れして制御する

核融合はほっといたら融合(爆発)しません
なので暴走(爆発)しません
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%B8%E8%9E%8D%E5%90%88%E5%8F%8D%E5%BF%9C

お礼

みんなありがとう

回答No.5

kzr260v2

>>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？

原子炉内では、核融合反応は、絶対に発生しません。核分裂反応だけです。

さらに言うと、核融合炉は完成していませんし、もちろん発電にも至っていません。完成した場合、核融合反応で出た熱を水蒸気に変え発電機を回す、という仕組みになると思われます。

(原子炉は核分裂反応で出る熱で水を加熱し、その水蒸気で発電機を回して発電しています。水蒸気で発電機を回す方法は、火力発電所でも、地熱発電所でも利用される一般的な発電方法です。)

>>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?

ざっくり言うと、核分裂は、放射線を発する放射性物質が残ります。放射性物質の中には、放射線を出さなくなるまで、1万年など長期間かかるものがあります。危険きまわりないです。世界中で処理方法や保管方法に悩んでいます。

核融合反応では、そのような物質は、ざっくり出ません。

>>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？

核融合反応は研究段階です。核融合炉は完成してませんから、発電もしていません。とにかく核融合反応はとても難しいのです。安定して核融合反応を継続させることはできていません。
瞬間的に核融合反応を起こすことはできても、反応を起こさせるために使用したエネルギー量のほうが多く、いまだ発生したエネルギーのほうが上回ることができていません。

以上、参考にならなかったらごめんなさい。

回答No.4

fujic-1990

「核分裂」というのは、ウランやトリウムなどの重い原子核が、同程度の質量数を持つ2個以上の原子核に分裂すること（ブリタニカ国際大百科事典）です。一気に反応させると原爆になります。

　「核融合」というのは、水素やヘリウムなどの軽い原子核が融合して重い原子核になることです（広辞苑）。原理的には水爆（水素爆弾）が近いのかな。

　「真っ赤に燃えた太陽だから」という歌がありますが太陽は燃えていません。

　現在、太陽の中で水素と水素がくっついてヘリウムになるという「核融合」が行われているダケで、地球上ではまだ核融合は行われてはいません。太陽のような超高温、超高圧という条件がないと融合してくれないのです。

　一端作用が始まった後、原子力発電所が故障して制御に失敗すると大事故（メルトダウン）が起きる「核分裂」と違って、原子力発電所が故障して超高温、超高圧という条件が消えると、自動的に「核融合」は停止してしまうので、「核融合だけの原子力発電所は安全」と言っているのでしょう。

　が、本当に安全かどうかは分かりません。核融合は水素と水素でヘリウム、ヘリウムとヘリウムでリチウムという具合にドンドン重い物ができて最後に鉄ができて融合は終わります。

　中心部に鉄ができると核融合が急停止して恒星は崩壊し、その反動で超新星爆発が起きると言われているので、たぶん大丈夫でしょうが、突然鉄ができて超ミニ超新星爆発が起きない、とも限らないと思います。誰もやって見たことがナイのですから。

回答No.3

HAL2（@HALTWO）

核分裂反応とは原子核が分裂して質量の小さな原子に変化する際に質量の一部が Energy に変換されて放出される現象です。

自然界にある放射性物質と呼ばれる物質の殆どは長い時間をかけて少しずつ分裂しますので、発生する Energy も穏やかなものですが、Uranium や Plutonium といった一部の放射性物質は一定量が凝縮されると分裂の際に放出された中性子が隣の原子核にぶつかって急速な分裂を促す事から将棋倒しのように次々と急速な分裂が生じ、爆発します。

爆発によって飛び散ってしまうと原子同士が離ればなれになってしまうので急速な核分裂は一瞬で途絶えてしまい、20kg の Uranium を核分裂させても実際に急速な分裂を起こす量は半分にも満たず、残りは飛び散ってしまったりするのですが、それでも核分裂によって発生する爆発 Energy は TNT 火薬数千 t を一度に爆発させたものに匹敵するものになります。(20kg の Uranium を 100% 核分裂反応させれば TNT 火薬 10000t ぐらいの爆発力になります)

Uranium のような放射性物質は一定量がぎっしり詰まった状態にならない限りは急速な核分裂反応は起こさず、適度に分散して存在している状態では極めてゆっくりとした核分裂反応しか起こしませんので爆発はしません。……核分裂型発電炉は沢山の長い棒の先に Uranium の小片を付け、この沢山の棒を斜めに挿し込んで棒の先を近付けたり離したりする事で核分裂反応を制御していますので核爆発はしません。

但し、核分裂反応で生じた熱で水を沸騰させて得た水蒸気の圧力で発電機を回していますので、この水蒸気の圧力で釜が爆発すれば水蒸気爆発と呼ばれる爆発が生じ、核分裂反応炉内の放射性物質も炉外に拡散しますので放射能汚染が広範囲に及ぶ事になります。

自然界でも地中に Uranium が豊富に含まれる Uranium 鉱床では原子力発電所ほどではないにせよ、Uranium のゆっくりとした核分裂反応によって地面が暖められているところがあり、Africa の Uranium 鉱床の中には熱 (α線) だけではなく、危険な γ線の量が大きくて周囲に放射能汚染を及ぼしている事から、人が近付けない箇所もあるようですね。

一方、核融合というのは複数の原子核がくっ付いて 1 つの大質量原子に変化する際に質量の一部が Energy に変換される現象で、代表的なものは「太陽」です。

太陽は燃えているのではなく、水素原子が核融合反応で Helium 原子に変換される際に生じる Energy を放出しています。……水素から Helium への核融合を起こしているのは太陽の表面部分だけで、内部では Helium から炭素へ、その内側では炭素から Neon へといったように内側に向かうほど重質量原子が核融合を起こしており、最終段階となる中心部では Silicon から鉄に核融合しています……鉄以上の物質は太陽が自身の質量に耐えかねて重力崩壊による超新星爆発を起こす際に生成されます。

核融合反応には太陽の表面ほどの超高温と超高圧の条件が必要で、核分裂のように一定量の物質が集まれば勝手に核反応を起こすというものではありませんので、超高温超高圧の環境を反応炉内に維持しない事には核融合反応を引き起こせません。……超高温超高圧の条件が失われると一瞬で核融合反応が停止しますし、発電に要する核融合反応の量は極めて小さいので核爆発事故なんて事にはなりません。(勿論、水蒸気発電機域での水蒸気爆発の危険はありますが、それによって放射能 Gas が大量に放出されるわけではないので「核分裂型よりも安全」と言われるわけです)

現在のところ、このような超高温超高圧を簡単に作り出す手段は核分裂爆発しかなく、水爆 (水素核融合爆弾) と呼ばれる爆弾は中心部に核分裂爆弾を内包しており、核分裂爆弾が爆発した際に生じる超高温超高圧の条件でその周囲に配された水素化合物を核融合させる事によって原爆を遙かに上回る爆発力を得ています。

核融合発電は今まで核爆弾でしか実現できなかった超高温超高圧の条件を反応炉内に実現させなければなりませんので簡単には行かず、ここ数年でやっと実験炉の建設が始まったばかりの技術です。

実験炉というのは実験を行うために要する Energy (主に電力) に対して実験によって発電される電力の方が少ないので、発電所としては役に立ちません。

しかし、実験を積み上げて行く事によって、安全且つ安定して消費電力を上回る発電力を得られるように改良して行くと商用発電所建設の目処が立つ事になります。

核融合発電炉は核融合反応を起こさせるのに核分裂爆弾を用いませんので大きな核爆発は生じません。

勿論、核融合反応を生じた空間は核融合爆発を生じているのですが、炉の中心部にある僅かな空間領域でしか生じないものですので炉が爆発する事はありません。

また、核融合反応の原料である水素 (または重い水素) も反応後に生成される Helium も放射性物質ではありませんし、炉を破壊するような爆発を生じるものではありません。

但し、核融合反応の際には莫大な量の放射線を発しますので、炉内の物質は (炉の内壁を含めて) 放射線 (主にγ線や中性子線) の影響を受けて放射性を有する物質 (即ち放射能) となる事から放射能汚染が生じないわけではなく、経年劣化に伴う炉の交換時や運転中に排出される高熱 Gas 等の放射性物質の放射能除染処理は必要になります。

……というわけで、現在は核分裂型の原子力発電所しか存在しないのです。
でも、もう数十年もすれば安全な商用核融合発電所が出来るかも知れませんね。

素敵な Science Life を(^_^)/

回答No.2

wormhole

>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？

核分裂炉と核融合炉の2種類に大別できるのであって両方が起こって発電しているわけではありませんし
現在、実用化されているのは核分裂炉ですし、
核融合炉についてはまだ開発中の段階です。

>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?

核分裂炉は分裂の制御ができなくなると核爆弾と同じです(別の言い方をすれば爆弾にならないように制御してるということ)。
核融合炉は制御ができなくなると融合反応自体が止まります。