ウランの核分裂について教えてください。また、もしウランが2つでなく3つの同じ大きさの破片に分裂するとしたら、放出されるエネルギーはどう変わるのでしょうか。知っている方は教えてください。出来るだけ早く回答いただけたら嬉しいです。

A 回答 (1件)

ウラン235が核分裂してできる生成物の質量数は、90付近と140付近に二つのピークを持ちます。

すなわち、同じ大きさではなく、「ちょっと小さめとちょっと大きめ」に分裂する場合が多い、ということです。それゆえに、ストロンチウム90とか、セシウム137、ヨウ素131などの割合が多く、核分裂生成物による汚染の場合の問題となります。

ウランが3つの原子核に分裂する確率は、ほとんど無視できるくらい小さいはずです。同じ大きさの3個ということならさらに確率が減りますが、仮定すれば質量数が(235/3=)78くらいですか。分裂した時点では原子番号は(92/3=)31くらいなので、ガリウムや亜鉛でしょうが、中性子が過剰で、何度かベータ崩壊してセレンや臭素になるのでしょう。

いずれにしても、これらは軽元素は原子核の結合エネルギーが大きく、したがって核分裂の際のエネルギーは、普通の場合より小さくなると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2001/10/23 09:43

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Q臭素化に臭化銅を用いた理由について

先日、大学の有機化学実験で、4’-ニトロアセトフェノンの臭素化の実験を行いました。

この際、アルキル(メチル)基を臭素化するのに、クロロホルムで4’-ニトロアセトフェノンを攪拌溶解させた後に、臭化銅(II)を入れ、3時間加熱攪拌して臭素化を行いました。

ここで、なんで臭素ではなく、臭化銅を用いたのかよくわからないのですが、どなたかわかる方はいらっしゃいますでしょうか?

個人的にはクロロホルムは溶媒として、臭化銅は臭化水素となる臭素と臭素化のための臭素であると思っているのですが、それだったら銅の必要性は。。。?

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ケトンの水素がBrで置き換わるということは、通常、置換反応という見方をしますが、酸化数を考えれば酸化反応であることもわかります。
すなわち、炭素に結合していた水素がH+として取れて行き、かわりにBr-が入ります。すなわち差し引きで酸化数が2変化したことになります。
そして、その酸化の推進力になったのがCu(II)です。
しかし、その酸化の際にCuはCu(I)までしか還元されません。Cu(II)からCu(I)への還元に比べて、Cu(I)からCu(0)(単体の銅)への還元が起こりにくいからでしょう。したがって、ケトンの酸化数の変化を補うためには2倍の物質量のCuBr2が必要になります。

ちなみに反応式は
ArC(=O)CH3 + 2CuBr2 → Ar(C=O)CH2Br + 2CuBr + HBr
ということで物質収支が合います。
反応に際してHBrガスが発生するはずです。

Q核分裂で放出されるエネルギーと質量減少

高校物理の範囲で質問させていただきます。

次の核分裂を考えます。
235U+n→141Ba+92Kr+3n

Uの結合エネルギー:7.6×235=1786[MeV]
Baの結合エネルギー:8.4×141=1184.4[MeV]
Krの結合エネルギー:8.7×92=800.4[MeV]
(結合エネルギーは参考書にあった値を使っています)

反応前後での結合エネルギーの差は1184.4+800.4-1786=198.8[MeV]となります。このエネルギーを質量に換算すると、3.5342×10^-28[kg]・・・(1) となります。

ところがです。別の問題集であったのですが、
235U=234.9935[u]、141Ba=140.8837[u]、92Kr=91.9074[u]、n=1.0087[u]とあり、これにより質量減少分は0.185[u]と計算でき、これをkgに直すと3.07×10^-28[kg]…(2) となります。

私は(1)(2)が一致するものだと思っていたのですが、大分誤差があるように思えます。何か私は勘違いしているのでしょうか?ひょっとして3nの中性子の結合エネルギーも考えなければいけないのでしょうか?(3nは中性子が結合しているのかばらばらなのかわかりませんけど・・・)

恐れ入りますが、ご回答よろしくお願いいたします。

高校物理の範囲で質問させていただきます。

次の核分裂を考えます。
235U+n→141Ba+92Kr+3n

Uの結合エネルギー:7.6×235=1786[MeV]
Baの結合エネルギー:8.4×141=1184.4[MeV]
Krの結合エネルギー:8.7×92=800.4[MeV]
(結合エネルギーは参考書にあった値を使っています)

反応前後での結合エネルギーの差は1184.4+800.4-1786=198.8[MeV]となります。このエネルギーを質量に換算すると、3.5342×10^-28[kg]・・・(1) となります。

ところがです。別の問題集であったのですが、
235U=234.9935[u]、141Ba=140...続きを読む

Aベストアンサー

 No.1です。「お礼コメント」に書かれたことについて。

>ありがとうございます。ウランの質量に誤りがあるようなので、いろいろ調べてみます。

 ああ、そうですか。
 たしかに、Wikipediaで見ると、ウラン235の質量は「235.0439 u」ですね。

 でも、No.1に書いたように、ウラン235の質量が「234.9935[u]」であるか「235.0439 u」であるかは、所詮有効数字4桁目の違いです。より正確に言えば、「有効数字5桁目」を四捨五入することで同じ4桁の数字「235.0 u」が得られますので、「有効数字4桁では同一値で、有効数字5桁目の違い」ということです。

 ご質問の最初に、「結合エネルギー」が

>Uの結合エネルギー:7.6×・・・・
>Baの結合エネルギー:8.4×・・・・
>Krの結合エネルギー:8.7×・・・・

と書かれている段階で、「有効数字2桁」の議論をしているのですから、有効数字5桁目の精度を議論してもあまり意味がないのです。

たとえば、

>Uの結合エネルギー:7.6×・・・・

の「7.6」は、7.55~7.64999・・・ であり得るということです。
 要するに「7.6±0.1」ということです。


 さらに、後半のように

>235U=234.9935[u]、141Ba=140.8837[u]、92Kr=91.9074[u]、n=1.0087[u]とあり、これにより質量減少分は0.185[u]

というように、極めて近似した2つの量から差を計算すると、有効数字を著しく減少させて誤差を大きくする要因になります。下記のリンク先の下の方にある「桁落ち」を参照してください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%AA%A4%E5%B7%AE


 興味があって詳細を調べるのは結構なことですが、定量的な評価をするときに、有効数字などの「数字のマジック」「精度の迷宮」に陥らないように、気を付けてください。

 それよりも、大まかな数値で「定性的に合っている」とか、「オーダー(桁)が合っている」といった、「あたりをつける」ということも結構大事ですので、そういう「大局感」も持ちながら調べてみてください。

 No.1です。「お礼コメント」に書かれたことについて。

>ありがとうございます。ウランの質量に誤りがあるようなので、いろいろ調べてみます。

 ああ、そうですか。
 たしかに、Wikipediaで見ると、ウラン235の質量は「235.0439 u」ですね。

 でも、No.1に書いたように、ウラン235の質量が「234.9935[u]」であるか「235.0439 u」であるかは、所詮有効数字4桁目の違いです。より正確に言えば、「有効数字5桁目」を四捨五入することで同じ4桁の数字「235.0 u」が得られますので、「有効数字4桁では同一値で...続きを読む

Q臭素水(高校化学I・有機化学)

臭素水にエチレンを入れると、付加反応をして臭素水の色が消えますが、
教科書(啓林館)ではうすい臭素水(黄色)の色が消える。
問題集などでは臭素水(赤褐色)となっていました。

臭素水はうすい場合、黄色と言うことでしょうか?
黄色と赤褐色は近い色と言うことでしょうか?

Aベストアンサー

臭素水の色は赤褐色と考えるのが無難だと思います。
黄色というのがあるとするならば、低濃度の場合ということになるでしょう。
また、臭素水では、Br2の一部、あるいは場合によっては大部分が、下式の反応によってHBrとHBrOになっています。こうなれば、「臭素水=Br2が水で希釈されたもの」ということにはなりません。低濃度では、このようになっているものが大部分ということになると思います。
Br2 + H2O → HBr + HBrO

ちなみに、四塩化炭素溶液では、Br2のままです。

Q熱核分裂性(fissile)と、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核について

こんにちは、
いま図書館で借用した古い原子炉工学(1975年)の本を読んでおりますが、そこに
(1) 233U、235U、239Pu、241Puなどの原子核は、熱核分裂性(fissile)の原子核と呼ばれる。運動エネルギーがゼロの中性子であっても、核分裂が誘起される。
(2) それに対して、233U、235U、239Pu、241Pu以外の重い原子核については、
核分裂が起こりうる(fissionable)原子核と呼ばれる。この238Uのような臨界エネルギーがあまり高くなくて、入射中性子エネルギーが約10MeV以下で核分裂が誘起される。
という言葉が使われています。
いまでも、熱核分裂性(fissile)と、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核と言う言葉はそのまま使用されているのでしょうか?

また、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核は、具体的にどの元素が該当するのでしょうか

Aベストアンサー

専門家ではありませんが、

>また、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核は、具体的にどの元素が該当するのでしょうか

http://wwwndc.tokai-sc.jaea.go.jp/jendl/j33/J33_J.html
に核反応の計算値があります。
例えば 241Am を見ると
http://wwwndc.tokai-sc.jaea.go.jp/j33fig/jpeg/am241_f2.jpg
の下の実線のようにfissionの反応率(反応断面積)があります。
こういうのは fissionable というのではないでしょうか?

今もfissible,fissionableという言葉が今も使われてるかは分かりません。すみません。

Q臭素に水道水

みなさん、こんにちは(こんばんは)。

僕はこのたび、アルケンへ臭素を付加させる実験を行ったのですが、臭素を加えた後、アルケン+臭素の混合溶液に水を入れようとしたら、先生が「有機実験に使う水は普通の水道水で十分」といって蒸留水を出してくれなかったので、仕方なく水道水を入れたのですが、どうも、水道水中の不純物が臭素を分解するという事実を、後々知りました。

そこで質問なのですが、水道水中の何が臭素を分解させているのかが、調べてもわからず、困っています。よろしければ教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 臭素が分解されるということは、臭素が還元されているということですね。
 臭素が還元されているということは臭素は酸化剤として働くことになります。
 水道水に含まれうる物質の中で、臭素が酸化剤として働きうる化合物を考えてみてはいかがでしょう。

Qウランの核分裂でプルトニウムができるのはなぜ?

ウランの核分裂でプルトニウムができると記述されていました。核分裂で使われるのはウラン235です。なぜ分裂して質量数が4も大きいプルトミウム239ができるのですか?

Aベストアンサー

原発の原子炉で、エネルギーを生み出す核分裂の元になるのはウラン235ですが、燃料棒中のウランのうち、ウラン235は5%ぐらいしかありません。残りはウラン238です。
このウラン238がプルトニウムの元になります。

まず、ウラン238に中性子が一個入るとウラン239になります。
(原子番号=陽子数は92のままで、原子量=陽子数+中性子数が一つ増えて239に)

そして、ウラン239がβ崩壊することでプルトニウム239になります。
(β崩壊によって、原子核の中の中性子が陽子+電子になるので、原子量はそのままで
原子番号=陽子数が一つ増えます。原子番号92のウラン239からβ崩壊2回で、原子番号94のプルトニウム239に)

http://goo.gl/ajD8V

Q臭素化

高校化学の教科書等では、不飽和炭化水素気の臭素化反応では、Br2の褐色が脱色し、無色になることでこれを確認できるとあります。ここで疑問なんですが、臭素の脱色が行われなくなった瞬間、つまりBr2を加えて色がついいた瞬間(その手前?)が、完全に臭素化が済んだときと考えていいですか?
おながいします

Aベストアンサー

はい。臭素化が可能な不飽和結合が全て臭素化されたと考えて良いと思います。

Q核分裂によって放出される中性子数

ν=1回の核分裂で放出される中性子数
η=1個の中性子が吸収された時に発生する中性子数
とすると、
η=ν×(核分裂反応断面積/中性子吸収断面積)
となるそうですが、よく分かりません。
断面積というのは確率ですよね?
確率ならば、
中性子を吸収する確率×核分裂する確率のように掛け算にならないのですか?
頭悪くて申し訳ありませんが、詳しい方教えていただけませんか?

Aベストアンサー

η×中性子吸収断面積 = ν×核分裂反応断面積 
なのです。

>中性子を吸収する確率×核分裂する確率のように掛け算にならないのですか?

核分裂反応断面積と中性子を吸収した核が分裂する確率を混同しています。
核分裂反応断面積 = 中性子吸収断面積 × 吸収した核が分裂する確率
です。

Q「臭素」の意味

よろしくお願いいたします。
センター試験のため、化学を勉強している者です。
問題文で、
「フェノールに臭素水を加えると、2,4,6-トリブロモフェノールが生じる。
この反応では1molのフェノールに対して□molの臭素が反応する。」

という問題があった場合、1個のフェノールに対してBrが3個付くからと考えて「3」と答えるのか、1個のフェノールに対してBr2が3/2個付くからと考えて「1.5」と答えるのか、どちらが正しいのでしょうか?

問題文の「臭素」という単語を「臭素原子」という意味で取るべきなのか、「臭素分子」で取るできなのかという問題だと思うのですが・・・。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

そもそも反応式を見れば明白です。

C6H5OH + 3Br3 → C6H2Br3OH + 3 HBr

なので解答は3以外にあり得ません。もちろん臭素分子で3モルです。
これは置換反応でしょ?まさかH2が発生するような式を考えてるんじゃないでしょうね?


>問題文の「臭素」という単語を「臭素原子」という意味で取るべきなのか、「臭素分子」で取るできなのかという問題だと思うのですが・・・。
そういう意味ではありません。

Q奇数の原子量を持つ原子核はなぜ核分裂を起こし易いのか?

U235やPu241の奇数の原子量を持つ原子核は、偶数のそれに比べて、なぜ核分裂を起こしやすいのでしょうか?

Aベストアンサー

>「量子力学の基本方程式を正確に解いて明らかにすることは極めて困難

それは、当然のことです。殻模型は、一体近似(平均場)であり、あくまでも、殻の安定性を簡単に説明するための、一つのモデルにすぎません。しかし、スピン軌道相互作用を考慮することにより、質量数が偶数の核の方が奇数の原子核よりも安定だということが分かります。

>魔法数が、核分裂を起こし易いのと深い関係があるのでしょうか

魔法数が直接核分裂と関係するわけではありません。核の安定性の議論をするために、魔法数を持ち出したにすぎません。核分裂はあくまでも、核の安定性に関わる問題なのです。核の安定性を論議するには、殻模型が理解しやすい、と云うことです。

>ワイツゼッカー と ベーテ の 公式でZ=偶数、N=偶数のときに、結合エネルギーが大きいのか不明です。

当然のことです。だから、「半経験公式」というのです。液滴模型では、非対称エネルギーの項とペアエネルギーの項の導出過程が明らかになっていないですからね。だから、「殻模型で考えてみては?」とお薦めしているのです。


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