“核融合”と“核分裂”ではどちらのエネルギーの方が大きいのでしょうか？

質問

原子核の融合と分裂ではどちらの方が発生エネルギー量が大きいのでしょうか？

一概には言えないと思いますが、「平均して」「最大値」「最小値」などご存知の方がいれば教えていただけると嬉しいです！

よろしくお願いします。

回答No.3

NAZ0001

単純な例ですが。
水素4つで、ヘリウム1つが作られます。
4H→He+2e
ですね。
水素4molの重量と、ヘリウム1molの重量は、周期表から求められます。2電子分の質量は、電子の質量と1molあたりのヘリウム分子個数から算出できます。
出てきた質量差をE=mc^2に代入すれば、発生するエネルギーが求められます。
以上、高校レベルで十分なはすです。
これでわからないのなら、「最大値」「最小値」を言われても、わからないのではないでしょうか？。

東京ドームいくつ分とか、ジャイアントババ何人分とか言う表現での回答がほしいのなら、改めて。

お礼

度々ありがとうございます！
理系の友人の助けを借りつつ計算してみたいと思います。

＞東京ドームいくつ分とか、ジャイアントババ何人分とか言う表現での回答がほしいのなら、改めて。

これで計算できるのであればとても気になりますが・・スゴイですね(笑)

回答No.2

NAZ0001

詳細な周期表を見れば、それぞれの原子について、molあたりの質量/陽子と中性子の数が記載されています。鉄を中心に、小さい原子でも大きい原子でも、陽子と中性子の個数に対する質量が増えていることがわかると思います。

あとは、核分裂/核融合前後の質量の減少量を計算して、E=mc^2に代入すれば、発生するエネルギーが求められます。
とりあえず。水素→ヘリウムと、ウラン235+中性子→イットリウム95+ヨウ素138+中性子2個あたりで、計算すれば、汎用的です。

…核融合/核分裂で、Wikipediaで検索するのもありかと。

お礼

ありがとうございます。
概算しようと思えばできなくもないんですね。

＞核分裂/核融合前後の質量の減少量を計算して、
＞水素→ヘリウムと、ウラン235+中性子→イットリウム95+ヨウ素138+中性子2個あたりで、計算すれば、

ここの表現が理解できないので、僕には難しそうですが・・・

Wikipediaは質問の前に試したのですが、求めている情報はありませんでした。

ありがとうございます。

回答No.1

NAZ0001

平均も最大値も最小値も、前提を設定すればの話です。それたけではいかんとも説明しがたいです。
「パンとご飯、どちらがおいしいでしょうか？。「平均して」「最大値」「最小値」など…」と聞かれているのと同じ。

水素の核融合と、ウランの核分裂なら、質量あたりのエネルギー発生量は、前者が2桁ほど多いですが。それらが発生する条件を満たす環境にどれくらいのエネルギーを投資するかで、人工核融合/核分裂の発生エネルギー量は違ってきます。現在では、核融合による発電は、非常に高コストです。

ついでに。水爆とは、重水素核融合で発生した中性子を、ウラン238(いわゆる劣化ウラン)の核分裂に使うというシステムです。
Pu239核分裂(長崎型原爆)→重水素核融合→U238核分裂
大量に余っているU238の有効利用爆弾と言ってもいいです。
水素核融合によるエネルギーは、爆発の1/3程度なので。これら爆弾は、正式には「核融合」できなく「熱核反応」と呼ばれます。
ちなみに、
Pu239核分裂(長崎型原爆)→重水素核融合
で止めると、大量の中性子がばら撒かれることになります。いわゆる中性子爆弾です。

お礼

NAZ0001さん、ありがとうございます。

＞「パンとご飯、どちらがおいしいでしょうか？。
＞「平均して」「最大値」「最小値」など…」と聞かれているのと同じ。

というのはお恥ずかしい限りですが、、、勉強になりました。

それぞれの核が発生させることのできるエネルギーのポテンシャル（理想的な条件のもとに生める最大エネルギー）がもし分かるようであれば知りたのですが、そんなことは分かるものなのでしょうか。

科学は扱いによって利器にも武器にもなるものなのですね。
色々とありがとうございます！