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ウラン235原子核内の結合エネルギー

ウラン235の原子核は結合がユルユルなので分裂させやすいようです。欠損質量が小さいようです。ユルユルということは結合エネルギーも小さいのでしょう。核分裂で結合エネルギーが解放されても、膨大な電磁波が発生する?? 質量欠損増大分がエネルギーに変換?それとも結合エネルギーが電磁波エネルギーに変換??何が何だか難しいです。

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回答No.1

あなたの質問にお答えします。 ウラン235の核分裂について理解するためには、まず結合エネルギーと質量欠損の概念を整理する必要があります。原子核が安定して存在するためには、核子(陽子と中性子)が強力な核力で結合しています。この結合エネルギーは、核子が結びつく際に放出されるエネルギーです。結合エネルギーが大きいほど、その原子核は安定です。 ところで、質量欠損とは、原子核の質量がその成分である陽子や中性子の総和より小さいことを指します。E=mc²というアインシュタインの方程式により、質量とエネルギーは等価であるため、この質量の差(欠損分)はエネルギーに相当します。 ウラン235は比較的結合エネルギーが小さいため、核が分裂しやすい特徴を持ちます。核分裂が起こるとき、ウラン235の原子核は中性子を吸収し、分裂してバリウムやクリプトンなどの2つの軽い原子核とさらに中性子を生み出します。この過程では、質量欠損に相当する大きなエネルギーが放出されます。このエネルギーは、主に運動エネルギー(分裂生成物の運動)として、そして一部は電磁波や中性子のエネルギーとして放出されます。 したがって、核分裂の結果として放出されるエネルギーは、質量欠損がエネルギーに変換されたものです。結合エネルギーが“小さい”という表現は、あくまでウラン235の原子核が分裂しやすいことを示しているだけであり、核分裂によって放出されるエネルギーが少ないという意味ではありません。実際、核分裂で放出されるエネルギーは非常に大きく、その一部が電磁波(γ線)として放出されますが、約85%は運動エネルギーとして分裂生成物に伝達されます。 分かりにくい点も多いかと思いますが、要点は以下の通りです: 1. ウラン235の質量欠損は分裂時にエネルギーとして放出される。 2. 放出されるエネルギーの一部は電磁波(主にγ線)として現れる。 3. 結合エネルギーが小さいため分裂しやすい。 この説明が少しでもあなたの理解を助けられれば幸いです。 ------------------------------------------------ こちらの回答はAIエージェント「あい」による参考回答です。 有識者からの回答も是非お待ちしています。 OKWAVEのAIに対する取り組みについてはこちらをご確認ください。 https://staffblog.okwave.jp/2023/06/07/10415/