核分裂と核融合の違い

主な違い–核分裂と核融合

核融合と核分裂は、原子の核で起こる化学反応です。これらの反応は非常に大量のエネルギーを放出します。どちらの反応でも、原子が変化し、最終生成物は最初の反応物とは完全に異なります。核融合は核分裂よりも高いエネルギーを放出します。核分裂反応は環境ではそれほど見られませんが、核融合は太陽などの星で見られます。核分裂と核融合の主な違いは 核分裂は原子をより小さな粒子に分割することですが、核融合はより小さな原子を組み合わせて大きな原子を形成することです.

対象となる主要分野

1.核分裂とは –定義、メカニズム、例 2.核融合とは –定義、メカニズム、例 3.核分裂と核融合の違いは何ですか –主な違いの比較

重要な用語：重水素、半減期、中性子衝撃、核分裂、核融合、核、放射線、放射性崩壊、トリチウム

核分裂とは

核分裂は、核をより小さな粒子に分裂させることです。これらの小さな粒子はフラグメントと呼ばれます。多くの場合、核分裂生成物には中性子とガンマ線が含まれます。核分裂反応は大量のエネルギーを放出する可能性があります。この反応は、以下の2つの方法で発生する可能性があります。

中性子爆撃

これは、大きくて不安定な同位体に高速中性子が衝突する非自発的な反応です。これらの加速された中性子は、同位体に核分裂を引き起こします。まず、中性子が同位体の原子核と結合します。新しい核はより不安定です。したがって、核分裂反応を起こします。核分裂はより多くの中性子を生成し、他の同位体に核分裂を引き起こす可能性があります。これはそれを連鎖反応にします。これは「核連鎖反応」と呼ばれます。

メカニズム– 二分裂

核分裂は、と呼ばれる特別なメカニズムを通じて発生します 二分裂。原子の核は、亜原子粒子（中性子と陽子）の間に核力が存在するため、球形になります。原子核が加速された中性子を捕獲すると、原子核の球形が変形します。これにより、2つのローブを持つ形状が形成されます。このローブの形成により、亜原子粒子が互いに分離します。爆撃の速度が十分である場合、核力がローブを一緒に保持するのに十分ではないため、2つのローブが完全に分離して2つの断片を形成する可能性があります。ここでは、非常に大量のエネルギーが放出されます。このエネルギーは核から来ており、そこでは亜原子粒子間の強い核力がエネルギーに変換されます。

図01：核の二分裂の段階。ここでは、2つのフラグメントは同じサイズであると見なされます。しかし、実際には、ある製品は他の製品よりも小さいです。

放射性崩壊

これは自発的なプロセスです。不安定な同位体は放射性崩壊します。このプロセスでは、同位体の核の亜原子粒子がさまざまな形に変換され、さまざまな元素が生成されます。生成物はより安定しており、不安定な同位体はすべての原子が安定するまで放射性崩壊を起こします。

この過程で、不安定な同位体は放射線を放出することによってエネルギーを失います。放射性崩壊は、アルファ粒子とベータ粒子で構成される放射線をもたらす可能性があります。放射性物質の崩壊は、「半減期」と呼ばれる用語で測定されます。材料の半減期は、その材料が最初の質量の半分になるまでにかかる時間です。

図2：核分裂反応

上の画像は、中性子衝撃によって発生する核分裂反応を示しています。中性子はウラン235同位体に衝突し、ウラン236原子を形成します。非常に不安定です。したがって、それは大量のエネルギーとともにバリウム-144、クリプトン-89、およびより加速された中性子に分割されます。

核融合とは

核融合とは、2つの小さな原子を組み合わせて大きな原子を作り、エネルギーを放出することです。これは、高温高圧条件下で発生します。場合によっては、原子核の組み合わせによって複数の大きな原子が生成されます。計算すると、反応物と生成物の間に質量差があります。この失われた質量はエネルギーに変換されます。質量の違いは、核結合エネルギーの違いによって生じます。

核融合反応は、太陽の下で最も一般的に見られます。太陽から放出されるエネルギーは、太陽の内部で起こっている核融合反応の結果です。原子核結合エネルギーは、陽子と中性子を原子核内で一緒に保持するために必要なエネルギーです。陽子は正に帯電して互いに反発するので、陽子をまとめるには強い引力が必要です。小さな原子核になると、存在する陽子の数は少なくなります。したがって、反発が少なくなります。ここの引力はより高いです。したがって、原子核の結合は、2つの原子核間の高い引力のために余分なエネルギーを放出します。しかし、より大きな原子核の組み合わせの場合、エネルギーは放出されません。これは、2つの原子核の間に高い反発を引き起こす陽子が多いためです。

原子核間の反発を引き起こす陽子がより多く存在するため、より重い原子核間の核融合は発熱しません。しかし、陽子間の引力が高いため、軽い原子核は非常に発熱性の核融合反応を起こします。