核エネルギーの貯蔵場所？

質問

原子力発電所では核分裂を発生させ、核エネルギーを取り出してくれているそうですが、核子（陽子と中性子）はエネルギーを貯蔵しているのですか。原子力発電に賛成や反対をしているのではないです。

回答No.1

jack-a3 · ベストアンサー

いわゆる核燃料と呼ばれるウラン235自体がウランとして存在する状態の時に大きなエネルギーを蓄えている、と言えるかと。
このウラン235に中性子をぶつけると、核分裂と言う現象が起きて、ウラン235はヨウ素131、セシウム137、ストロンチウム90などの物質に変化します。こういった原子の名前はフクシマでよく聞きましたね。
で、この核分裂と合わせて2,3個の中性子と大きな熱エネルギーも発生します。

ウラン235がたくさんある環境では、発生する中性子が他のウラン235にぶつかり、そのウラン235も核分裂するという現象が連鎖的に起きて、そして熱エネルギーも沢山発生します。
この核分裂の発生を制御し、発生する熱エネルギーでお湯を沸かして発電するのが原子力発電の仕組み。
大量のウラン235に対して一気に核分裂状態にして膨大な熱エネルギーを爆発的に発生させるのが原子爆弾です。

お礼

原子力発電所ではお湯を沸かしているのですね。難しく考え過ぎていました。中性子の運動エネルギーが陽子の運動エネルギーに、陽子の運動エネルギーが電磁波エネルギーないし熱エネルギーに、という順番ですね。中性子の衝突でウランが核分裂してもしなくても熱エネルギーは放出されますが、分裂する方が正電荷を持つ陽子の運動が激しいので、より高効率で熱エネルギーを取り出せそうですね。

陽子と中性子の中ではクオーク３個が回転しているそうですが、おもりで発電機を回す重力蓄電のように、近隣の陽子や中性子のクオークからの核力ないし重力で回転しているのか、まるで分からないです。

ウランとヨウ素、セシウム、ストロンチウムの関係性の解説をありがとうございます。

回答No.3

chie65536（@chie65535）

＞中性子の運動エネルギーが陽子の運動エネルギーに、陽子の運動エネルギーが電磁波エネルギーないし熱エネルギーに、という順番ですね。

核分裂では「運動エネルギー」は無視します。とっても微小なので。

もちろん「運動エネルギーが熱エネルギーになるのではない」ので、勘違いしないように。

熱エネルギーの元は「結合エネルギー」です。

プルトニウムなどの不安定な核物質に中性子を当てると、当たったショックで「結合がほどける」ことになり、結合がほどけると「結合に使われていたエネルギーが不要」になります。不要になったエネルギーは「熱エネルギー」になって外部に放射されます。

原子力発電所は、放射された熱エネルギーで水を沸騰させて水蒸気にして、水が水蒸気になると体積が増えて圧力が増すので、その圧力で水蒸気タービンを回して、回った水蒸気タービンが発電機を回して、電気を生み出します。

お礼

原子核に衝突してくる中性子の「運動エネルギー」は無視できるのですね。中性子が原子核に衝突したのか、原子核が中性子に衝突したのか、見方によってどちらが運動エネルギーを持っていたのかは相対的ですよね。でも「位置エネルギー」も、リンゴが地球に落下したのか、地球にリンゴが落下したのか、見方によってどちらが位置エネルギーを持っていたのか相対的ですが…。

核子間の引力である「結合エネルギー」も謎が多いですよね。地球と月も引力でゆるく結合していますが、仮に地球と月が離れ離れになる時には結合エネルギーが熱エネルギーに変換されるのかどうか…。エネルギーとは何か、引力や斥力とエネルギーが脳内でごちゃ混ぜ、いろいろ考えるとエネルギーの消耗が激しいです。ありがとうございます。

回答No.2

chie65536（@chie65535）

核分裂が起きると、分裂前の質量より、分裂後の質量の方が軽くなります。

軽くなって質量が減った分、エネルギーとして放出されます。

この時放出されるエネルギーは、分裂前の核子の結合エネルギーに等しいとされています。

結合エネルギーを質量として持っていた、と考えれば、エネルギーを貯蔵していた、と思っても間違いではありません。

お礼

結合エネルギーを質量として持っている、物質は万有引力を質量として持っている訳ですね。的確で分かりやすい表現、感動しました。