核分裂のエネルギー源について

　原子核融合は、その際に起こる質量欠損により熱などのエネルギーを放出しますが、原子核分裂は、どのようにしてエネルギーを放出し、その熱エネルギーを原子力発電所などで利用しているのでしょうか。

No.4 ベストアンサー 回答者： gamma 回答日時： 2007/07/30 12:27

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。

この回答へのお礼

　ありがとうございました。

お礼日時：2007/07/30 19:13

No.3 回答者： sanori 回答日時： 2007/07/29 21:44

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/Ge …

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-0 …
http://www.enecho.meti.go.jp/e-ene/handbook/04_s …

この回答へのお礼

　ありがとうございました。

お礼日時：2007/07/30 19:06

No.2 回答者： NAZ0001 回答日時： 2007/07/29 21:15

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。

この回答へのお礼

　ありがとうございました。

お礼日時：2007/07/30 19:04

No.1 回答者： 10ken16 回答日時： 2007/07/29 20:37

核分裂も質量欠損によるエネルギーです。

この回答へのお礼

　ありがとうございました。

お礼日時：2007/07/30 19:02