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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。

gooドクター

A 回答 (5件)

核分裂と核融合と一口に言っても、多種多様ですので、一概には比べられません。


水爆の方が原爆より強力だと言われる理由は、核分裂と核融合の差ではなく、水爆の方が、際限なく強力な爆弾を作れるという理由です。

というのも、原爆の原料となるウラン・プルトニウムには、臨界質量というものが存在します。臨界質量を超えてウラン(プルトニウム)塊が存在すると、外部からそれを起爆させなくとも、自然と核分裂の連鎖反応が発生します。
ウラン235の場合は約20kg、プルトニウムの場合は約5kg。つまり、これを大きく越える爆弾は原理的に作ることが出来ません(意図せず爆発してしまうから)。

それに比して、水爆は原理的には制限を持ちません。燃料を大きくして、それを一気に超高温高圧環境下にすれば、いくらでも強力な爆弾を作ることが出来ます。
例えば太陽は巨大な水爆ですし、しかも宇宙には太陽より巨大な水爆はゴロゴロしています。
人間の作ったもっとも大きな水爆は宇宙サイズから比べると蟻以下ですが、それでも原爆を遙かに超える爆発力の原爆を製造可能です。
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核兵器は、原子核の反応前後の質量差がエネルギに変換されるのを利用したものです。


参照URLの図により、核分裂ではウランのような重い原子核のように、分裂した方が安定(結合エネルギが小さい)します。この際に放出されるエネルギーは、U235と中性子の静止質量と反応後の静止質量の差より、1原子核当たり約200MeVとなります。
 例えば、U235がMo98とXe136に分裂し、2個の中性子が放出された場合を考えますと、
質量の差Q=[U235質量+中性子質量]-[Mo98質量+Xe136質量+2中性子質量]
=236.052605u-235.829959u=0.222646u
この0.222646uという静止質量は、アインシュタインの式E=MC^2より、0.222646u=207.39MeVのエネルギが1核分裂あたり放出されることになります。

一方、軽い原子の場合は,核が融合した方が安定(結合エネルギが小さい)します。核融合は重水素等が融合してヘリウムが生成される反応ですが、以下のように種々の反応が考えられ、エネルギもまちまちです。(数字は原子数ではなく核子数を示します)
 2H+2H=3He+n+3.26MeV
 2H+2H=3H+1H+4.04MeV
 3H+2H=4He+n+17.6MeV
 3He+2H=4He+p+18.3MeV

上記を比較すると、核分裂の方が大きなエネルギを放出するように見えますが、これはウランの核子数すなわち質量が後者より約100倍大きいためであり、両者を単位質量すなわち核子当たりのエネルギに直すと、参照URLの図のようにむしろ核融合の方が大きなエネルギを放出することになります。
 ただし、核融合は陽子のクーロン反発力に打ち勝つだけの衝撃力が必要なため、トリガとして核分裂エネルギが必要となります。

参考URL:http://mext-atm.jst.go.jp/atomica/pict/08/080103 …
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水爆は核融合反応を利用した爆弾で、端的には


地球上で小型の太陽を作るようなものです。
原爆は水爆の核融合反応の単なる起爆剤です。
パワーは先に述べられている方の通りと私も思います。
星の核融合反応は水素から始まって最後に鉄?になる
まで進行します。元素の周期律表をたどる旅です。
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>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?



単純に水爆は大型化が簡単だからです。

大きい=強力

単純にこれだけの事です。
原爆も水爆も結局はE=mc^2のエネルギーが出てくるだけなので。

ちなみに水爆の起爆装置は原爆です。
水爆が開発されて何十年も経つのに熱核融合炉が未だに実現していないのは色々理由はありますが、少なくとも“水素に火をつける手段が今の人類には原爆しか無い”からです。ゆっくり安全に燃やすっていうのは色々大変なのです。(だからレベルの低いやつほど爆発を好む?)

原爆+水素=水爆

ということ。
ちなみに本当に使う事を目的にした戦術核兵器は小型化するほうが難しいのです。なので、北朝鮮のニュースで北朝鮮が高濃縮ウランを持っているのか、プルトニウム型原爆しか作れていないのかが問題になります。(プルトニウム型では北朝鮮のミサイルには乗らないと考えられるので、本当に核爆弾を持っていてもそれがプルトニウム型であればハッタリだという事を意味します。)

(ちなみに原子力は物理カテゴリーです)
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核分裂や核融合によって放出されるエネルギーは、分裂・融合前に比べて分裂・融合後の質量がごく一部失われ、エネルギーの形に変わることによるものです。



有名な、
E=MC^2
エネルギー=質量×光速の二乗
という式に従ったものです。

何と何が融合するか、何が何に分裂するかによって、失われる質量つまり発生するエネルギーは異なります。

で、水素(重水素)の核融合の時に失われる質量のほうが、ウランやプルトニウムの核分裂の時に失われる質量より多いのだと思います。
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