原子力発電

質問

以前、何かがたった何グラムで相当な電力を賄えると聞き、その物質の少なさとそれにまったく見合わない発電量に驚いたのを思い出したのですが・・・

あいまいで申し訳ありませんが、このようなことがお分かりの方は教えていただければ幸いと存じます。

回答No.4

sanori

こんにちは。
その辺のことを大学時代に学んだ者です。

原子核は陽子と中性子で構成されていますが、
不思議なことに、

陽子１個の質量×陽子の個数　＋　中性子１個の質量×中性子の個数　＝　原子核の質量

という式が成り立たたず、

陽子１個の質量×陽子の個数　＋　中性子１個の質量×中性子の個数　＞　原子核の質量

という不等式になります。
この差分のことを「質量欠損」と言います。
つまり、

陽子１個の質量×陽子の個数　＋　中性子１個の質量×中性子の個数　＝　原子核の質量　＋　質量欠損

です。

イメージ的には、質量欠損が大きいほど安定である、と思ってください。（全ての場合で正しいわけではありませんが。）

ウランの原子核は、原子炉内で中性子を受け取ると、核分裂します。
そして、核分裂した後の原子核たち（核分裂片（かくぶんれつへん）と言います）の質量の合計は、元の合計よりさらに小さくなります。
つまり、

ウラン原子核の質量　＋　中性子１個の質量　＞　核分裂片の質量の合計

です。
この差分（質量合計が減った分）が、原子力発電のエネルギーになるわけです。

Ｅ　＝　Δｍ・ｃ^2

です。
（Δｍは、核反応前後の質量欠損の差分）

ところで、
私は大学在学中には知らなかったのですが、
化学反応や重力の場合でも、実は、僅かながら、核反応と同様の質量の変化があるということを知って驚いたことがあります。
原子力だけが質量欠損を大きくする反応なのではなく、質量欠損の度合いの変化が大きいから、それに関して原子力だけが目立つということなのでした。
核反応は核力の世界、化学反応は電磁気力の世界、重力は重力の世界であり、全く違う世界の話のようですが、それらのポテンシャルやエネルギーと　Ｅ＝ｍｃ^2　については類似の点があるわけです。

ここにも、そのことが書かれています。
http://www2s.biglobe.ne.jp/~ken-ishi/kesson.html

回答No.3

LEVELUP100

中部電力所管　浜岡原子力発電所の場合です。

ウランの核分裂のエネルギーを利用しています

図で解説しているのでイメージがしやすいと思います。

参考URL：

http://www.chuden.co.jp/torikumi/atom/more/shikumi_energy.html

回答No.2

noname#66248

ウラン235の 1(gr) が全て核分裂をしたとき、出るエネルギーは、大体 1(MWD)、つまり
1000(KW-日)＝24000(KW時） です。
実際には、原子力発電所での発電効率は 約 30％ ですから、8000(KW時） 程度です。
それでも、ほんの僅かのウランが、膨大なエネルギーを生むということを耳にされたのでは
ないですか。

回答No.1

86tarou

ウランやプルトニウムのことでしょうか。それらが核分裂をする時に僅かに質量が減ります。物質とエネルギーは等価であり、その計算式はＥ＝ｍｃ2（自乗）です。高速（ｃ）は大きな数値なので、その自乗はかなり大きく、核分裂による僅かな質量減少で大変大きなエネルギーになります。実際の質量と熱量や電力との換算値については↓のＵＲＬをご覧ください。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2