原子力エネルギーとは正確には何ですか?
核エネルギーは、原子の中心にあるエネルギーです。原子は、固体、液体、および気体を形成する小さな粒子です。原子の内部は中性子と陽子で満たされ、電子に囲まれています。
陽子は正の電荷を持ち、電子は負の電荷を持ち、中性子は電荷を持ちません。したがって、原子のコアには十分なエネルギーがあります。原子が壊れると、このエネルギーが放出されます。これは核分裂として知られています。
原子力発電所は、核分裂を行うためにウラン原子を利用します。このプロセスでは、中性子がウラン原子と衝突し、それらを分解して、放射線と熱でエネルギーを放出します。
核分裂エネルギーの計算
中性子がウラン 235 を含む原子核に衝突すると、原子核は中性子を吸収します。 2 つの元素に分裂し、3 つ以上の新しい中性子を放出します。ただし、放出される中性子の量は、U-235 原子がどのように分割されるかによって異なります。分裂した 2 つの原子は、新しい状態に遷移するときにガンマ線を放出します。誘導核分裂プロセスには注目すべき 3 つの側面があります。
<オール>核融合エネルギー計算
太陽は核融合反応によってエネルギーを放出します。太陽の途方もない圧力と温度により、水素原子が重水素に融合します。重水素原子は水素原子に結合してトリチウムと呼ばれる原子を作成し、別の水素原子と融合してヘリウム原子を作成します。ヘリウム原子の質量は、4 つの水素原子の合計よりも小さいです。
さて、アインシュタインの E=mc2 方程式は、失われた質量をエネルギーに変えます。水素、トリチウム、重水素 (D) の 2 つの重い形の同位体の原子核の反応により、2.8 x 10-12 ジュール、つまり 17.6 MeV が放出されます。
現在、核融合炉で最も有望な核融合反応の 2 つのタイプは、重水素-トリチウム原子炉 (重水素-トリチウム反応) とヘリウム-3 重水素原子炉です。重水素とトリチウムの核融合は 17.6 MeV のエネルギーを生み出しますが、クーロン障壁を点火するには 4000 万ケルビンの温度が必要です。
核子あたりの相互作用のエネルギーは、中程度の質量の原子核ほど高くなり、鉄 (Fe) の範囲に相当する最大値に達します。これは、2 つの低質量原子核が合体してより大きな原子核を形成するときにエネルギーが放出されることを意味します。核融合プロセス中にエネルギーが放出され、質量が消滅するため、より大きな原子核は結合エネルギーが多く、結合した原子核よりも核子の数が少なくなります。小質量原子核の核融合は、一般的にエネルギーを提供します。ただし、正確な詳細は問題の核種によって異なります。
太陽は、水素原子核としても知られるヘリウム原子核 (4He) に陽子を融合させることによってエネルギーを生成します。それは太陽の最大の核種です。陽子 - 陽子鎖は反応の主鎖であり、次のことが得られます:
1H + 1H → 2H + e++ ve (0.42 MeV)
1H + 2H → 3He + γ (5.49 MeV)
3He + 3He → 4He + 1H + 1H (12.86 MeV)
ここで、e+ は正の電子を指します。電子中性は Ve で表されます。反応は、括弧の間に含まれるエネルギーを解放します。ここで、最初の 2 つの反応は、3 番目の反応のために少なくとも 2 回繰り返す必要があります。このプロセスは 6 つの陽子 (1H) を受け取り、2 つを返します。 2 番目の位置が作成され、2 つの電子が検出されます。これらの電子は消滅して、さらに 4 つのガンマ線 (𝞬) を生成します。
サイクルの出力は次のとおりです。
2e- + 41H – 4He + 2ve + 6𝛄 (26.7 MeV)
ここでの 26.7 MeV には、電子と陽電子の消滅エネルギーが含まれています。また、すべての反応生成物に分散されます。
結論
核分裂や核エネルギーの計算では、原子核が変化し、エネルギーが発生します。それらにはいくつかの類似点がありますが、反対の力です.
核融合とは、重い原子の中で 2 つの軽い原子が結合することを意味します。反対のプロセスである核分裂は、重い原子が 2 つの小さな原子に分裂することです。
原子力発電所は、ウランの原子を使って核分裂を行います。この過程で、中性子がウランの原子核に衝突し、ウランを分解します。分裂した 2 つの原子は、新しい状態に遷移するときにガンマ線を放出します。誘導核分裂プロセスには、魅力的な 3 つの側面があります。原子が分裂すると、放射と熱によって大量のエネルギーが放出されます
