締切済み 高校物理 核分裂反応 2024/09/17 21:32 原子核はバラバラであるほうが質量(=エネルギー)が大きいので、核が分裂することはエネルギー吸収反応であるはずですが、核分裂ではなぜエネルギーが放出されるのでしょうか? 宜しくお願いいたします。 みんなの回答 (2) 専門家の回答 みんなの回答 ohkawa3 ベストアンサー率59% (1542/2595) 2024/09/18 14:50 回答No.2 ご指摘のとおり、複数の陽子・中性子が集合した原子核の質量よりも、バラバラの状態の陽子・中性子の質量の合計の方が質量が大きいので、エネルーギー収支からして、バラバラの状態の陽子・中性子の状態まで核分裂することはあり得ないでしょう。 これに対して、現実に起こる核分裂は、例えば、ウラン235がセシウム137とストロンチウム90のに分裂するような現象で、バラバラの状態の陽子・中性子の状態まで分裂する訳ではありません。 下に貼ったようなグラフをご覧になったことはありませんか? このグラフは、安定な核子1個あたりの結合エネルギーを表しており、 質量数が60以上の原子は、分裂してエネルギーを放出した方が安定に近づきます。 日本原子力開発機構の資料を貼っておきますので、参照なさってください。 https://rpg.jaea.go.jp/else/rpd/others/study/text_data/text_each/chap3_20191224.pdf 画像を拡大する 質問者 補足 2024/09/18 21:56 グラフから、安定するために質量数の大きなものは分裂で、小さなものは融合でエネルギーを放出することは分かります。現実には陽子や中性子ほどまでには分裂しないことも分かりました。では、バラバラにすると質量が増加するのはどの大きさまででしょうか?それとも、現実には分裂で質量が増加することはないということでしょうか? 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 maskoto ベストアンサー率54% (621/1133) 2024/09/17 22:15 回答No.1 一定量の陽子と中性子を使って 例えば バリウムとクリプトンを作る時に放出されるエネルギーの合計が100であると過程すると ウランを作るときには、放出されるエネルギーは90で済んでしまうから ウランがバリウムとクリプトンに分かれる時にはその差10が放出されると言う事でしょうな 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 高校物理 核分裂反応 原子核はバラバラであるほうが質量(=エネルギー)が大きいので、核が分裂することはエネルギー吸収反応であるはずですが、核分裂ではなぜエネルギーが放出されるのでしょうか? 高校物理の範囲で、宜しくお願いいたします。 核分裂のエネルギー源について 原子核融合は、その際に起こる質量欠損により熱などのエネルギーを放出しますが、原子核分裂は、どのようにしてエネルギーを放出し、その熱エネルギーを原子力発電所などで利用しているのでしょうか。 核分裂の質量欠損について 納得できないので質問させてください。 本やネットでは分裂前の原子核の質量はこれらを構成してる個々の質量 よりも小さく、その差分は結合に使われてるエネルギーとあります。 これは理解できますが、この事実と核分裂の際に放出されるエネルギー との関係性がわかりません。 核分裂の際には結合に使われたエネルギーは元の質量に戻るのではないの ですか?放出されたエネルギーはどこから来てるのでしょうか? 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 核融合の質量欠損について 核分裂時の質量欠損については理解できました。 それで今度は核融合の場合はと思い連投させて頂きます。 核分裂は欠損した質量分は結合エネルギーに使われており、 分裂時にはエネルギーとして放出される。 このとき放出されたエネルギーはもとの質量には戻らない。 ということでした。 これに対して核融合反応は融合させた原子核の総質量の1部が 質量欠損となり外部へエネルギーとして放出されるとあります。 ここで、融合するためには結合エネルギーが原子核内部に蓄えら れていないといけないと思うのですが放出される事実はどう考えた ら良いのでしょうか? 高校物理 核分裂反応 核分裂では質量が減少しますが、その際『核子はバラバラであるほうが質量の合計が大きい』という事実はどこへ行ってしまうのでしょうか? 質量数が大きいものは、分裂して安定しようとするということは分かります。 しかし、その場合も、『核子はバラバラであるほうが質量の合計が大きい』ことにかわりはないはずです。 何故、分裂して質量の合計が増えないのでしょうか? 核分裂において『核子はバラバラであるほうが質量の合計が大きい』という話は、どう考えればよいのでしょうか? 高校の範囲で、宜しくお願いいたします。 核分裂エネルギー ”核分裂で発生するエネルギー”とは具体的に何かと知りたく思っています。核分裂とは何かについて調べて見ると ”分裂前と分裂後の物質の質量を比べると分裂後の方が少なく、減った質量がE=m(c自乗)のエネルギーとなる”とあります。 (その考えがあっているとして)実際にこの減った質量から変換されたエネルギーはどのような形で現れるのでしょうか?反応後温度が高くなる、ということから考えて、分裂後の物質の運動エネルギー(振動?)なのでしょうか? また分裂時に発生するアルファ、ベータ線、中性子は物質でガンマ線は電磁波だと考えて良いのでしょうか?もしそうだとして原子炉内部で発生したガンマ線はどうなるのでしょうか?原子炉からはもれないと思うので原子炉の壁(あるいは水)にぶつかって熱(分子振動?)になるのでしょうか? 大変に初歩的な質問ですがよろしくご教授ください。 高校物理 核分裂反応 核子はバラバラであるほうが質量が大きいはずですが、核分裂ではなぜ質量が減少するのでしょうか? 高校の範囲で宜しくお願いいたします。 核分裂の連鎖反応について教えてください こんにちは 核分裂の連鎖反応について教えてください。 質問1 下記HPのP3を見ると、U235は熱中性子(遅い中性子)を使用して核分裂させる必要のあることがわかります。同HPのP13を見ると即発中性子のエネルギーは2MeVもあり、そのときの核分裂断面積は、1barnより少し大きい程度です。 U235を使った原爆は、多分減速材は使用していないはず(?)ですが、即発中性子のエネルギー2MeV、核分裂断面積1barnより少し大きい程度で連鎖反応を起こしているのでしょか?この際、1回の分裂で中性子は何個放出されるのでしょうか? http://www.kz.tsukuba.ac.jp/~abe/ohp-nuclear/nuc …核分裂断面積' 質問2 U238の核分裂閾値は、1MeVです。すると即発中性子のエネルギーは2MeVですから、連鎖反応するのではないでしょうか? http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/03/03060 … 質問3 「U238の場合には、U239が核分裂を起こすためのポテンシャル障壁5.5MeVに対して、4.9MeVの束縛エネルギーしかないので、熱中性子捕獲反応では核分裂は起こらない。」とある本に書いてます。すると中性子のエネルギー5.5MeV-4.9MeV=0.6MeV以上の運動エネルギーを持つ中性子を照射すれば核分裂が発生するのでしょうか? U238の核分裂閾値は、1MeVですが、なぜ0.6MeVではないのでしょうか? 核分裂のエネルギー 「核分裂によって分裂して出来る核種の質量は分裂前の質量より小さくなり、その質量の差がエネルギーとして放出され、その値は E=mc^2 で計算できる」ということは理解できるのですが、実際の数値を使った計算はどうしたら良いのでしょうか? エネルギーの単位、実際に減少する質量はどの位か(その単位)などを調べているのですが、検索エンジンでは見つかりません。 どなたか教えてください。 核分裂の連鎖反応を起こすための条件 こんにちは、 下記について教えてください。 (1)ウラン235等を使用して核分裂の連鎖反応を起こしていますが、このときに使用する物質(ウラン235等)の持っている必要な条件は、 ・核分裂させるための臨界エネルギーEfよりも、中性子の結合エネルギーBの方が大きいこと。 ・中性子が物質に当たり、その物質が核分裂を起こした際、放出される中性子の数が1個以上であること。 でよろしいでしょうか?その他の条件もあるのでしょうか? (2) いろんな物質の熱中性子による(例えば0.025v)による断面積を知りたいのですが、どのような資料に記載されているでしょうか? (3) 原子核物理学 八木浩輔先生著 P283に、熱中性子による(0.025v)による断面積として、天然Uの値が載っているのですが、ν(核分裂を起こした際、放出される中性子の数)が、2.47であり、η(断面積を考慮した放出中性子数)が、1.34と記載されてます。これを見ると、天然Uを3%に濃縮する必要は無く、そのまま原子炉で燃料として使用できそうに思えるのですが、なぜ、濃縮する必要があるのでしょうか? 核分裂と核融合はどっちが強力? 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。 核分裂の放射線について 福島原発の放射線漏れが問題になっています。 原子力発電はウラン235の原子核に中性子が1個当たると2種類の原子核に分裂し 同時にガンマ線、中性子2~3個、質量欠損相当のエネルギー200MeVが放出され この質量欠損相当のエネルギーを利用し蒸気を発生させてタービンを回し発電してると 以前習った事があります。 そこで本題ですが、今放射線漏れが問題になっています。 何μシーベルト漏れたがこれは普段レントゲン等で浴びている放射線程度・・・。 などとよく聞きます。レントゲンはX線、この放射線漏れはガンマ線であるのに 比較してよいのでしょうか? 自分の中ではガンマ線の方がが遥かに危険と認識しているのですが・・・。 お手数ですがご教授ください。 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 核分裂について 核分裂の問題なんですが、どう解けばいいのかわかりません。 ※見にくくてすいません。()内の数字は左にある数字の下にあるものです。 235(92)Uの原子1個が中性子を吸収すると次のように核分裂する。 235(92)U+1(0)→141(56)Ba+92(36)Kr+31(0)n+3.2×10-11J 235(92)Uの1gから何Jのエネルギーが得られるか。ただし1モル中の原子数は6.0×1023個、235(92)Uの1モルは235gとする。 という問題なんですが、まだ習っていないので全くわかりません・・・ 回答よろしくおねがいしますm(_ _)m 核反応における質量の減少 核融合や核分裂では、E=mc²の方程式に従って、原子核の質量の一部が電磁波エネルギーに変換されるようです。核融合でも核分裂でも、核子(陽子と中性子)自体は融合も分裂もしないですよね。原子核は質量をどのように失うのですか。 核分裂と核融合における質量獲得 核分裂や核融合では、E=mc² の方程式に従って、原子核の質量欠損が熱エネルギーに変換されるとされていますよね。方程式として成立するには、逆方向の変換も生じるのが望ましいと思います。大量の熱エネルギーを原子核に与えると質量獲得が生じる事例等は存在しそうですか。 核分裂反応 エネルギー 計算 1つの(235)Uが一つの中性子を受けた場合の核分裂反応式は (235)U+n→(143)Xe+(91)Sr+2n である。 1kgの(235)Uの20%がこの核分裂反応を起こした際に発生するエネルギーの求め方を教えていただけないでしょうか。 ただし、 原子質量単位 1.6605402×10^(-27) kg 光速 2.9979×10^8 m/s アボガドロ数 6.02×10^23 (235)U 235.0439u (143)Xe 142.9273u (91)Sr 90.9102u n 1.0087u とするそうです。 分からなくて困っています。 お手数おかけしますがよろしくお願いします。 ウラン235に中性子をぶつけても核分裂しない場合 衝突速度や衝突場所が最適ではなく、中性子が原子核に衝突しても分裂しない場合、結合エネルギーは失われない筈ですが、陽子が少しは振動するので電子も振動し、幾らかエネルギー(電磁波)が放出されますか。 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 核分裂と核融合で発生するエネルギー 質量欠損分がエネルギーに変換されるとの説明を読む事があります。より詳しく説明しようとすると、原子核そのものからではなく、核分裂や核融合の際に非常に激しく動く近くの電子からエネルギー(電磁波)が発生するのですか。 原子核内における核子の運動エネルギー 下記質問において、No.5(shiaraさん)の回答についてです。 質量欠損って何がなくなったの? http://okwave.jp/qa/q6607947.html shiaraさん、すみません、他の方が参照しやすいように全文掲載させてもらいます。 ____________________________________________________________________ 原子核は、陽子と中性子が集まって出来ています。これらはしっかり結びついていてまったく動かない、というものではありません。核力のポテンシャルは井戸型をしていて、陽子と中性子は、井戸型ポテンシャルの中で自由に動き回っていると考えられます。したがって、陽子と中性子は、運動エネルギーを持っています。これを原子核の外から見ると、原子核の質量は、陽子と中性子の質量の他に、陽子と中性子の持っている運動エネルギーから来る余分な質量を持っています。この余分な質量と運動エネルギーの関係は、よく知られているE=mc^2となります。 核分裂によって原子核が2つに分裂すると、それまで陽子と中性子が持っていた運動エネルギーの一部が、原子核全体の運動エネルギーに変わります。原子核全体としての運動エネルギーが増えるということは、温度が上昇するということです。これが原子炉で発生する熱となります。核分裂した後の原子核は、その原子核を作っている陽子と中性子の運動エネルギーが減っているため、原子核としての質量が減ることになります。これが質量欠損です。 ____________________________________________________________________ [質問1] 分裂前の原子に対して分裂後生成された原子では、原子核内の陽子と中性子の運動エネルギーが減るのは何故でしょうか? 核分裂生成物は結合エネルギーが強いため、陽子と中性子が動きづらくなるからと解釈してもいいのでしょうか? [質問2] 下記Wikipediaに、「自由な陽子と中性子を融合させると、その結合エネルギーに相当する約2.2MeVのガンマ線を放出することが知られている。」と記述されています。 これは、結合エネルギーの束縛により減った陽子と中性子の運動エネルギーが、2.2MeVのガンマ線として放出されたと理解してもいいのでしょうか? 質量欠損 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B3%AA%E9%87%8F%E6%AC%A0%E6%90%8D 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科(小学校・中学校)化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他(自然科学) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など
補足
グラフから、安定するために質量数の大きなものは分裂で、小さなものは融合でエネルギーを放出することは分かります。現実には陽子や中性子ほどまでには分裂しないことも分かりました。では、バラバラにすると質量が増加するのはどの大きさまででしょうか?それとも、現実には分裂で質量が増加することはないということでしょうか?