核のシステム

質問

核爆弾　というものがありますよね？あれのシステムがいまいち分かりません。
何かが分裂して増えていって・・・というのは分かるのですが、増えたから何がどうなるんだ？という疑問が浮かびました。
また、原子力発電も核爆弾同じようなシステムなのでしょうか？
あと、余談ですが、チェルノブイリ原子力発電所が爆発した原因が「水蒸気爆発」と聞きました。本当なのでしょうか？
教えて下さい

回答No.3

Pesuko · ベストアンサー

素人ですあしからず。

核物質はそこにある量を超えると臨界にいたります。
ジェー・シー・オー東海事業所で発生しました臨界事故もバケツで移動し溜めたウラン溶液の量が多すぎたために臨界にいたりました。
http://www.smm.co.jp/w_news/news2000/20000929.html

さて
http://www10.plala.or.jp/antiatom/html/j/jsawa/jsawa-8.htm
このページの２～３が原子力の概説
１０ページが原爆が完成されたきっかけ？の爆縮レンズの構造です。
火薬の衝撃波で一気に核物質を圧縮して核反応を引き起こさせます。

８ページがチェルノブイリに近い黒鉛制御の方法。
原子炉の中ではかなり古いシステムのはずです。

原子力はエネルギー開放を非常にゆっくりと進むように制御して、そのエネルギーを取り出しています。
核爆発はその反応を制御せず１００万分の１秒程度で反応させた場合に起こります。

原子炉で制御しきれずにエネルギー反応が進むと数分の１秒でエネルギー開放にいたります。
そのときに出た熱で原子炉が溶けるのがメルトダウン。
大量の核物質が外に出てしまいます。

回答No.2

SCNK

一つの原子核は、陽子と中性子、それと電子から形成されているというのはご存知ですね。

この陽子と中性子の塊が核です。そしてそれを割って、複数に分けるのが核分裂であり、複数の核をくっ付けて一つにまとめるのが核融合です。ちなみに核分裂の時には、割れてできた生成物のほかに単独でも中性子が飛び出します。これがほかの核に衝突して連鎖反応を起こすわけです。

ところで、元の核の重量と、新たにできた生成物に単独で飛び出した中性子を加えた重量は、同じではありません。でも陽子と中性子の合計の数は変わらないのです。それが量子力学の不思議なところです。

必ず反応のあとの合計重量の方が軽いのです。それは結合エネルギーが解放されて放出されたからです。

それは質量がエネルギーに変わったということなのです。別の言い方をすると、質量を持つ、この世の物質はエネルギーの一形態でもあるわけです。たとえば位置エネルギーが運動エネルギーになるのと本質的に違いはありません。

その変換の式が有名な次の式です。
　　　　２
Ｅ＝ｍＣ

もちろん一つの核が分裂したぐらいでは、質量欠損は非常に小さいので、多数の核を連鎖的に分裂させる必要があります。そこで先に単独で飛び出す中性子が他の核に衝突すると、次々と核分裂を起こすこと、すなわち連鎖反応を利用するのです。

ただし、そのままでは核分裂物質は熱膨張で壊れてしまい、連鎖反応は続きません。したがって膨張を無理やり抑えてやる必要はあります。

広島攻撃に使ったマーク１では、１８ｋｇのウラニウム２３５使われましたが、その内質量欠損によりエネルギーに変換されたのは１ｇ程度だったと言われています。その１ｇで都市を廃墟にすることができるわけです。

原子力発電も原理はいっしょですが、非常にゆっくりと反応が進むように作られています。

原発事故で多いのは水蒸気爆発です。チェルノブイリの場合は黒鉛炉ですから、水は通常は使用されていませんが、緊急冷却用なのでしょう。

たとえば熱した鉄に、水をかけると瞬間に蒸発し、爆発したようになります。あれが水蒸気爆発です。また場合によっては、高温により水が水素と酸素に分解します。これが化学反応して爆発することもあります。

回答No.1

PAPA0427

核分裂ですね。

ウラン２３５が核分裂が起こすと中性子を放出して、プルトニュームに変わります。

放出された中性子がウラン２３５に当ると、核分裂を励起し反応が加速します。それが次々に連鎖反応を起こして反応が続いていきます。

一気に核分裂の連鎖反応を行えば、核爆弾。水や制御棒（炭素の棒）を使って連鎖反応を制御しているの原子炉です。まあ原子炉の場合、燃料棒とかに工夫がしてあるので、核爆発まではなりません。

＞チェルノブイリ原子力発電所が爆発した原因が「水蒸気爆発」と聞きました。
というか、原子炉の減衰剤として水が使われています。水の量がすくなくなって炉心が露出したとしたら、原子炉の中で、水が沸騰してしまい。水蒸気爆発を起こします。

参考URL：

http://mext-atm.jst.go.jp/atomica/dic_0880_01.html