核エネルギーは何故すごいんですか？

核は何がエネルギーの源なのですか？
　聞いたところによると、核分裂だからと聞きますが、物理を中学校以来学んだことがないので詳しくお願いします。

No.2 ベストアンサー 回答者： noname#25358 回答日時： 2004/10/14 17:59

　端的にいうと、物質を構成する根本的エネルギーの一部をこそぎ取るので、「１ｇあたりから採取できるエネルギー量」が大きいのです。

　たとえば、ガソリン１ｇをある方法で燃やしたときに生まれるエネルギーを、仮に１ジュールと仮定します。
　核エネルギーの場合、同じ方法で燃やしても、１０ジュールとか、１００ジュールといった大きなエネルギーが得られるんです。

　それというのも、物質を根本的に破壊するからなんです。
　で、その副作用として、放射性物質といった危険なものも生まれてしまうわけですね。
　放射性物質は、正しく管理されているうちは安全なもので、生活を脅かすことはありません。でも……現実はご存知のとおり。

No.9 回答者： spinflip 回答日時： 2004/10/21 10:30

以前、似た質問をしたものです。

核反応のエネルギーの源ということですが、回答は「クーロン力の寄与が大きい」ということでした。クーロン力とは、いわゆる「静電気」のことです。日常生活では静電気など非常に弱い力しか出さないような気がしますが、力の強さは距離の自乗に反比例しますので、原子核のようなごく小さなものですと極めて大きな力を与えることになります。
原子核は、正の電荷を持った陽子同士を無理矢理くっつけた状態(核力という糊でくっついている)になっています。それを、ちょっとでも離す(糊をはがす)と、ものすごい勢いで反発し、四方八方へ飛び散ることになります。その際、膨大なエネルギーを放出します。その際同時に、他の皆さんの回答にあるようにアインシュタインの有名な式から、質量も軽くなります。
（参考URLは専門家の方の回答が多く、少し難しいかも知れません）

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=159287

No.8 回答者： Masye 回答日時： 2004/10/18 14:30

質量(重さ)とエネルギーは、実は全く同じものなのです。

　核のエネルギーは、原子を壊したりすることで、質量をエネルギーに変換します。
その時に出てくるエネルギーがとてつもなく大きいので、爆弾や、発電などに使われます。
ですから、ある原子の質量が少なくなるかわりに、莫大なエネルギーを得ることができるのです。

No.7 回答者： shiara 回答日時： 2004/10/15 00:27

　まず、核分裂のエネルギーについて説明します。

原子核が分裂すると、2つの原子核に分かれますが、分裂した際に解放されるエネルギーでそれぞれの原子核が大きな運動エネルギーを持ちます。しかし、周りには分裂していない原子がたくさんありますから、それらにぶつかってエネルギーを与えることで、全体として熱エネルギーへと変わります。これをマクロ的に見ると、ウランなどの核燃料が核分裂によって発熱することになります。この熱で水を蒸気に変えて発電するのが原子力発電です。
　核分裂の際に解放されるエネルギーですが、これは元々原子核の内部エネルギーとして存在したものです。その正体は、原子核を構成する陽子と中性子（両方あわせて核子といいます）の運動エネルギーです。原子核のモデルとして、核子がぎっしり詰まったボールのような図がよく使われますが、実際のイメージは、コップの中に核子が入っていてそれぞれ勝手に動いている、という感じです。その核子のもっている運動エネルギーが、原子核の内部エネルギーとなります。核分裂によって、核子の持っていた運動エネルギーの一部が解放されて、分裂後の原子核の運動エネルギーになります。
　このエネルギーの変化は、質量の変化として現れます。核子1個の質量を考えます。単独で存在する場合の静止質量をｍ0、原子核内に存在するときの運動エネルギーをＴ、ポテンシャルエネルギーをＶとしますと、原子核内の質量ｍは、
　ｍ＝ｍ0＋Ｔ/c^2＋Ｖ/c^2
となります（cは光速度）。原子核を作っているということは束縛状態にありますので、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの合計はマイナスになります。したがって、ｍはｍ0より小さくなります。その差は原子核により決まっており、核分裂や核融合により解放されるエネルギーを計算するのに使われます。
　次に核融合ですが、核融合のイメージは単純で、磁石をくっつけるときに運動エネルギーが生じるのと同じです。核子は、核力によってくっつこうとする性質がありますので、くっつくときにポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変わります。これが核融合によって得られるエネルギーになります。

No.6 回答者： tacky-express 回答日時： 2004/10/15 00:22

　僅か1gの質量欠損について、100兆ジュールものエネルギーが発生するのは有名ですね。

アインシュタインの相対論の中でもっとも有名な式です。

　エネルギーをE、物質の質量をm、光速をcとすると、
E=m*c^2
となりますが、これを一つ一つの原子に適用してもそんな大したエネルギーは出ません。核反応がとてつもないエネルギーを出すのは、物質中に原子はとても多い数が入っているからです。（水素1g中に何と6.02*10^23個もの原子!!）

　さて、エネルギーの発生には質量が変化すると言われますが、原子そのものが消えると考えるよりも、原子の状態が鉄に近くなればなるほど質量が小さくなると考えてください。ウランは鉄に向かって分裂することによりエネルギーを出し、水素は鉄に向かって融合していくことによりエネルギーを出します。（つまり、鉄より軽い元素は核融合、重い元素は核分裂となります。）重水素核融合では、この質量欠損（質量の減少）は全質量の１％にも満たないのですが、そのとてつもない原子の数により、巨大なエネルギー源となるのです。

　本当に噛み砕いた説明なので、簡単にイメージするだけに止まってしまいましたが、ある程度はお分かりいただけましたでしょうか？

No.5 回答者： seyber 回答日時： 2004/10/14 20:52

こんにちは。

＾＾
原子核を作る時、とんでもないエネルギーが必要なのだそうです。
（原子を融合しなければなりません）

これをぶっ壊すと、その時必要だったエネルギーが逆に放出されるらしいです。

ただ、完全な原子崩壊では無く、半分に壊れたりする程度なので、
原子の持つ１００％のエネルギーでは無いそうです。

原子１個の持つエネルギーはすさまじいみたいです。

No.4 回答者： sanori 回答日時： 2004/10/14 19:20

＃３の者です。

ご参考に、以下の話を。

太陽のエネルギーは、水素と水素の核融合です。
あの莫大なエネルギーは、核融合によるものなんですね。
・・・ですから「太陽光発電」は、核エネルギーですね。（笑）

核融合の産物としてヘリウムが出来ます。

ヘリウムという言葉は「太陽」という意味でして、実はヘリウムが最初に発見されたのは、地球上ではなく、太陽光のスペクトルからでした。
太陽にある元素と言うことで「ヘリウム」と名づけられたのです。
その物質が地球上にも存在するとわかったのは、その後になってからのことでした。

この回答へのお礼

へぇ８９

お礼日時：2004/10/14 19:23

No.3 回答者： sanori 回答日時： 2004/10/14 19:11

核エネルギーは質量（重さ）が源です。

物の質量（重さ）がエネルギーに変わるのです。
これはアインシュタインが唱えた相対性理論における「質量とエネルギーの等価性」そのものです。

原子炉で起こる核分裂の一例を示しましょう。
235U + n → 94Sr + 140Xe + ｎ + n
（ｎは中性子）
ここで、右辺の合計の質量は、左辺の合計の質量よりも小さいのです。
化学反応では、どんな反応でも、反応前の物質の合計質量と反応後の物質の合計質量は、常に同じです。
ところが核反応の場合は、そうではないのです。
質量（重さ）が減るのです。
アインシュタインの相対性理論により、この減った質量に光速の２乗を掛け算したものがエネルギーに変わります。


何も核分裂に限ったことではありません。
その逆もあります。
それを核融合と言います。

例えば、水素（重水素）と水素（三重水素）が核融合してヘリウムができる反応は
2H + 3H → 4He + n
このときも、右辺の質量の合計は、左辺の合計の質量よりも小さいです。
その質量分がエネルギーに変わるのです。

No.1 回答者： disease 回答日時： 2004/10/14 17:56

簡単に言うと原子を壊すと、その時ものすごい爆発（発熱）が起きるんです。

http://www.fepc.or.jp/hatsuden/genshi1.html

↑ここに書いてありますよ。