よく核融合発電?や熱核爆弾で莫大なエネルギーが発生すると言われますが、なんで酸化反応とかより莫大なエネルギーが発生するのですか?

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意味 核」に関するQ&A: 核のある意味について

A 回答 (3件)

siegmund です.



ははあ,そういうことですか.
原子核中には陽子と中性子がありますが,それらの間には核力が働いています.
で,核融合や核分裂が起きると原子核の組み換えが起こるため,
核力のエネルギーが変化します.
その変化分を放出したのが,核エネルギーとして観測されます.
そういう意味で,核分裂も核融合もエネルギーの起源は同一です.

核力の本質は,「強い相互作用」です.
自然界の基本的な力は,その他に「弱い相互作用」「電磁気力」「重力」で,
酸化などの化学反応に関与するのは電子で,関係する力は電磁気力です.
強い相互作用の方が電磁気力よりはるかに強く,
それが化学反応と核反応との間のエネルギーの違いに現れています.

グルーオンを解放...,は核力の変化を素粒子論の言葉で表現したものです.
陽子や中性子は現在では複数のクォークやグルーオンの結合状態とされています.
クォークの方は物質を形作る最も基本的粒子,
グルーオンはクォーク間の相互作用を媒介する粒子です.
したがって,強い相互作用の大きさが変化しエネルギーが放出されたというのは,
素粒子論の言葉ではグルーオンが解放された,ということです.
グルーオンはグルー(糊)から来ていて,
クォークを強く結合しているのでこういう名前がつけられたとのことです.

なお
> 核分裂とはクォークを構成する粒子グルーオンを瞬時に解放する事で
は,ハドロンを構成する...,でしょう.
ハドロンとは陽子や中性子のこと(これ以外にもある)で,
上に書いたようにクォークとグルーオンで構成されています.

この回答への補足

”上の首でもくくろうかな”はもちろん冗談です。
本気する人はいないと思いますが、一応。

補足日時:2001/05/16 21:17
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この回答へのお礼

siegmndさん回答ありがとう御座います。
そうです、おこがましいですが、このような回答を期待していました。
懇切丁寧な説明ありがとうございます。

しかし、科学の発達ってすごいですね、人間の動物的な力の範囲(手足の長さ)を超えて、ミクロ、マクロな世界を垣間見ることが出来る。
う~ん、こんな事考えると、人間の体って単なる脳みその器だけのような気がしてならないです。スポーツ選手の方達(他にも)には失礼だけど。
いつか人間の思考(空想)能力に科学(実証)が追いつくことが来るのですかね。
スタートレックに”宇宙、それは最後のフロンティア”なんて言葉がでてきますが、宇宙の真理が分かった時、人間は次に何を求めればいいのですかね。
なんかブルーになっちゃいました。←すごいくだらないブルー
首でもくくろうかな。

お礼日時:2001/05/16 20:38

え~、核融合も核分裂もエネルギー的には


E=mc^2
だったはずですが?

現象論的理解だと、
核分裂時質量は
m/2=m/2-α
でα分だけ質量が減少します。
核融合時の質量は
m+m=2m-β
となり、β分だけ質量が減少します。
α、β分のエネルギーを放出する。
となります。
この考え方だと、物質=エネルギーとなるわけです。

というわけで、質問内容を単純化すると「物質とは何か?」
となるのでしょうが……はっきり言って分かりません。
まだ、世界中で研究中です。

グルーオンうんぬんの話も学者が唱えている一説にすぎないでしょう。

というか、「核力」そのものの説明ってかなり高度な物理学になるはずで
専門家中の専門家がいまだに各説を唱えている状況で……
つまり、「グルーオン」という粒子があると唱えた学者が居るのは確かだが
グルーオンがなぜゆえ「プラス」「マイナス」をもっているのかとか分からないし
核融合時の質量の減少は説明できないし

……そもそも引力や磁力の仕組みが分からないし

やっぱり分かりません(^^;

どうしても知りたいのなら、自分が物理学者になることです(苦笑)
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この回答へのお礼

回答ありがとう御座います。
私の質問のなかで”E=mc^2とかではなくて...”と書いていましたが、数式での説明分かりやすかったです。ありがとう御座います。
つまり、核融合も核分裂もプロセスは違うけど、結果として足し算、引き算で粒子の再構成がおこり、質量の減じた分がエネルギーとなるということなんですね。(違うかな?)
私はカミオカンデ、スーパーカミオカンデに協力してる会社のものなんですが、部署が違うため専門的なことは分からないのですが、興味があってこんな質問をしました。私の専門は経理です。同じ”数字”をあつかうのですがもっと生々しい”数字”なんですね(笑)。

お礼日時:2001/05/16 20:16

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=34427
あたりでかなり詳しく議論されていますが,いかがでしょうか.
他にもここの検索で「核融合」とやるとかなりヒットします.
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この回答へのお礼

ジグムントさんアドバイス有難うございます。
紹介してくれたURLのところ見てきましたが、熱量とかそういう専門的な事ではなく、もっと大まかな核力そのものの仕組みが知りたいのです。
核のパンフレットとかを見ると、E=mc^2とか質量換算比とかでてくるのですが、何故それだけのエネルギーが発生するのか、その仕組みを書いてあることがまずありません(私の見た中では)。

以前に、”核分裂とはクォークを構成する粒子グルーオンを瞬時に解放する事でエネルギーを生じさせる、グルーオンは自然界に存在する4つの力の内最も強大なエネルギー量を持つ。”という説明を何かで見たのですが、核融合はどうなのだろう?、というのが私の質問の趣旨でした。
 言葉足らずで曖昧がすぎる形で書いてしまいました、すみません。

お礼日時:2001/05/16 11:59

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Q核融合反応による発電

核融合反応は、
放射線を出さず、
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未来のエネルギーとして研究されていると聞きましたが、
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Q核融合と核分裂の発電量の違いは何?

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そうすると、どんなに高いエネルギーでも、水は100度で沸騰し、
その時に水蒸気の壁が出来て、直接熱する事が出来ない。
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Aベストアンサー

私の前回までの回答は、現実のことに関する知識に基づいて書いていますので、
想像上のこととなると別の話になるのですが、

>>>よく考えると、
>>>「反応炉の大きさが同じなら水と触れる面積が同じだから
>>> 得られるエネルギーは同じなんじゃないの?」
>>>と思ったのでした。
>>>これはどうなんでしょう?

という考え方は、たしかに本質を突いていますね。
(単位時間当たりのエネルギーとして)

ただし、冷却水の流れを速くすれば、触れる面積を大きくしたのと同じようなことになりますよね。
そしてまた、水以外を用いれば熱容量や熱伝導率も関係します。
パラメーターは接触面積だけではないので。


今回のご質問については、私の回答は、ここまでとさせてください。

では。

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核融合エネルギーの行方

実験室レベルで核融合を成功させたときに発生するエネルギーはどこにいくのでしょうか?
微小な熱エネルギーとなるのでしょうか?
どなたか教えてください。

Aベストアンサー

実験室での核融合は、重水素を高温・高密度プラズマ(密度 1e19 cm^{-3}, 数千万度)にすれば良いので、比較的簡単に出来ます。
数百万円の資金と20平方メートル程度のスペース、高電圧放電とプラズマ物理の知識があれば貴方にも可能ですが、放射線が出るので法律にそって実験して下さい。
方法は、放電や超高強度レーザー照射によりますが、小規模だと反応率が少ないのでエネルギーはペイしません。
数十kJの電源を使って、うまくやっても核融合出力は数mJ以下です。

核融合反応が起こると、高エネルギーのアルファー線(ヘリウムの原子核)と中性子線が出ます。
アルファー線は飛程が短い(透過力が弱い)ので、装置の内壁に吸収されて、内壁の原子を弾き飛ばす場合もありますが,弾き飛ばされた原子は壁に当たって止まります。何れにしても最終的には止まるので、運動エネルギーは熱になります。
中性子は透過力が大きいので、相当の距離まで飛びます。しかし、この場合も壁や空気などの途中の原子と衝突しながら減速されたり吸収されて核反応を起こします。核反応の場合は,核の内部エネルギーになりますが、それ以外は熱エネルギーに変わります。

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Q核融合エネルギーの実用化の問題点

私の子供のころには、21世紀になれば核融合によりエネルギー問題が解決される、といふやうな楽観的な意見が聞かれました。しかし現在でもめどがたつてゐるとはいへません。

問題点は何ですか。

実用化されさうなのは、何年後ですか。

Aベストアンサー

現在のスケジュールでは

実験炉 2020年
原型炉 2040年
商用炉 2050年

私は生きて無さそうだな~。

問題点は大きく2つ

1) 現在のプラズマ閉じ込めでは
入力と出力は1:1で、連続運転は
30秒程度。これを1:5などに高め
長時間保持する技術が必要。
このレベルのプラズマ閉じ込めを
誰もやったことはないので
実験をやってみないことには
先が見えない。Iter の完成は
2020年
2) 発電で発生する強力な中性子線に
耐え、かつ放射化の少ない材料
の開発が必要。現在,様々なものが既に
開発されているが実験段階。

少なくとも夢の技術というような段階は
通り過ぎています。


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