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 回答 (1件)

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
    • good
    • 1
この回答へのお礼

さっそく回答ありがとうございました。大変よく理解できました。

燃料の中に核連鎖反応を起こすウラン235は意外に少ないのですね。もっと多量に濃縮されていると思っていました。 ウラン239が2回 β崩壊してプルトニウムになるということも新しい知識でした。プルトニウムの原子番号が92というのも知りませんでした。

お礼日時:2011/04/16 23:19

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q鉄より重い元素はどうやってできるのですか?

こんにちは。
恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。
しかし地球には鉄より重い元素がたくさんあります。
ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?
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

>恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。

正確には、「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということです。

質問の主旨は↓でよろしいでしょうか
>ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?

回答:質量の大きい恒星が超新星爆発を起す時の圧力による核融合によって作られます。
(超新星爆発は、質量の大きい恒星(太陽の10倍以上)でなければ起りません。)

以下は、重い原子ができる過程です
恒星内では、水素が核融合する事により、エネルギーとヘリウムが作られています。
恒星は、この核融合のエネルギーが外部(表面)に向かう圧力となっています。
これが、中心核の引力によって引き込まれる物質を止めています。

その恒星内で水素が不足してくると、ヘリウムも核融合し始めます。
そうなると、それから生まれた元素も更に核融合をしていきます。
この結果、多くの元素が生まれます。

しかし、鉄は安定性が高く核融合を起しにくいので、恒星内部の圧力では鉄までしか作れません。
そうなると、核融合が行われずエネルギーが生まれなくなります。
その後、中心核の温度が上がり、鉄がヘリウムに分解されます。(光崩壊)
これは吸熱反応なので、エネルギーが生まれません。
その結果、【重力崩壊】がおこり、超新星爆発がおこります。

この超新星爆発の圧力による核融合で、鉄より重い元素が生まれます。


【重力崩壊】
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%B4%A9%E5%A3%8A

>恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。

正確には、「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということです。

質問の主旨は↓でよろしいでしょうか
>ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか?

回答:質量の大きい恒星が超新星爆発を起す時の圧力による核融合によって作られます。
(超新星爆発は、質量の大きい恒星(太陽の10倍以上)でなければ起りません。)

以下は、重い原子...続きを読む

Q核分裂誘起能力と中性子の速度について

高速中性子より、中低速中性子の方が他の原子核を核分裂させる能力が大きいそうですが、それはなぜですか?
単純に運動量のより大きい中性子の方が、ぶつかった時の衝撃が大きくなるので、核分裂を誘発する上では、より有利なのではないかと思うのですが、なぜそうではないのでしょう?

Aベストアンサー

 No.2です。補足に書かれたことについて:

>1個のウランの核分裂で生じる2個の中性子は、いずれも高速中性子だと思われますが、なぜそれで核分裂の連鎖が起きて核爆弾が爆発できるのでしょうか?

 1回の核分裂で生じる中性子は2個で決まりではなく、どのように分裂するか、分裂によってできた原子核がどのようなものかによって、平均で2~3個です。
 ウランも「高速中性子」では核分裂を起こさない訳ではなく、あくまで「核分裂を起こす確率が小さい」というだけです。従って、光速中性子であっても多数存在すれば核分裂連鎖反応が起こります。(この「核分裂を起こす確率」を、「衝突しやすさ」のアナロジーで「核分裂断面積」と呼びます。「吸収されて消滅する確率」も同様に「吸収断面積」と呼びます)
 前にも挙げた、核分裂断面積のカーブを見てください。
http://www.jaea.go.jp/04/fugen/compilation/report/honbun/236.htm

 また、原子炉の水(その中の水素原子核)は中性子を減速する効果が高いですが、ウランの中でもウラン原子核に衝突して中性子は減速しますので、高速中性子しか存在しないというわけではありません。

 要するに、1回の核分裂で生じる中性子のうち、吸収・外部に漏れ出しなどで損失せずに、次の核分裂に使われるものが1個を超えていれば、それが熱中性子だろうが高速中性子だろうが、核分裂連鎖反応が起こるということです。


>ウラン型原子爆弾には、減速剤も装着されているのでしょうか?

 上に書いたように、減速材がなくとも核分裂連鎖反応が起こればよいので、原爆には特別な減速材はないと思います。


>プルトニウム原子核が、ウランより高速中性子を捕獲しやすいのは、なぜですか?

 それは原子核内の状態などが関係するのでしょう。私にも説明はできません。
 どの程度か、というのは、上記の核分裂断面積にカーブを見てください。

 ただし、単純に「プルトニウムは高速中性子で核分裂し、熱中性子では核分裂しない」ということではないので、注意してください。
 たとえば、高速中性子、熱中性子に対する核分裂断面積のウラン/プルトニウムの比較は、こんなサイトを参考にしてください。プルトニウムも熱中性子による核分裂断面積は大きいのです。
http://amamiya-lab.net/essei/kikikanri/genpatu.html

 「もんじゅ」などの高速増殖炉で高速中性子を利用するのは、単に「核分裂」を起こしやすいからということではなく、「プルトニウムの核分裂を起こしながら、燃えないウラン238をプルトニウム239に転換する」という目的があるからです。
 普通の軽水炉(現在日本で運転している原子炉~現実には止まっていますが)でも、発生する熱量の30%はプルトニウムの核分裂といわれています。(核分裂するウラン235を約5%程度に濃縮したウラン燃料に含まれる、95%の燃えないウラン238が中性子を吸収してできたプルトニウム239の核分裂)

 繰り返しますが、「ウランは熱中性子でしか核分裂せず、プルトニウムは高速中性子でしか核分裂しない」というのは全くの間違いいですので、せっかく興味を持たれたのですから(というより専門的に学問している?)、この際正しく、定量的なものも含めて理解するようにしてくださいね。

 No.2です。補足に書かれたことについて:

>1個のウランの核分裂で生じる2個の中性子は、いずれも高速中性子だと思われますが、なぜそれで核分裂の連鎖が起きて核爆弾が爆発できるのでしょうか?

 1回の核分裂で生じる中性子は2個で決まりではなく、どのように分裂するか、分裂によってできた原子核がどのようなものかによって、平均で2~3個です。
 ウランも「高速中性子」では核分裂を起こさない訳ではなく、あくまで「核分裂を起こす確率が小さい」というだけです。従って、光速中性子であっても多数存...続きを読む


人気Q&Aランキング