II.

原子の分裂と融合

原子は、小さく重い正の電荷をおびた原子核を、電子がとりまいてできている。原子核は、原子の質量のほとんどをになっており、それ自体、中性子と陽子からなっている。これらの粒子は、電子を原子核にむすびつけている電気的な力よりもはるかに強い核力によってむすびつけられている。陽子と中性子は総称して核子とよばれるが、ある原子核の質量数Aというのは、この核子の数をあらわす。

原子番号Zは、正電荷をもっている陽子の数をあらわす。特定の原子核は¿ κのようにあらわされる。たとえば、¯Uは、ウラン235をあらわす。→ 同位体

原子核の結合エネルギーは、原子核の中で陽子と中性子がいかに強く核力によって結合しているかをあらわす尺度である。核子1個当たりの結合エネルギー、つまり1個の陽子または中性子が原子核からひきはなされるのに必要なエネルギーは、質量数Aの関数である。結合エネルギーのAに対する変化をあらわす曲線は、次のことをしめしている。つまり、曲線の左のほうの軽い原子核が2つあつまって重い原子核をつくるか、またはずっと右のほうの重い原子核が分裂して軽い2つの原子核に分裂すると、もっと結合の強い原子核が形成され、エネルギーが放出される。

重水素の原子核である重陽子(ªH)が2個結合すると、

の反応によって核融合がおこり、1個のヘリウム3原子と、1個の自由中性子(¦n)と、3.2MeV(メガ電子ボルト：100万eV)、あるいは5.1 × 10¹³ジュール(1.2 × 10¹³ cal)のエネルギーが生成される。また、たとえば¯Uが中性子を吸収したときには、

の反応によって核分裂がおこり、セシウム140、ルビジウム93各1個と3個の中性子と約200MeV、つまり3.2 × 10¹¹ ジュール (7.7 × 10¹² cal)のエネルギーが生成される。核分裂反応で放出されるエネルギーの大きさは、典型的な化学反応で放出されるエネルギーの1000万倍に達する。

→ 核化学