核分裂は、原子核が 2 つ以上の小さな核に分裂し、エネルギーが放出されるプロセスです。このプロセスは放射能の一種であり、原子力発電所や原子爆弾など、さまざまな用途に使用されています。
放射能とは、不安定な原子核が放射線を放出してエネルギーを失うプロセスです。放射線には、アルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ線の 3 つの主な種類があります。これらの放出は有害である可能性がありますが、医療、産業、エネルギー生産にも役立ちます。
原子は物質の基本的な構成要素です。原子は、陽子と中性子を含む原子核と、原子核の周りを回る電子で構成されています。原子核内の陽子の数によって元素が決まります。たとえば、水素には陽子が 1 個ありますが、ウランには陽子が 92 個あります。
核分裂の際、ウラン 235 やプルトニウム 239 などの重い原子核は中性子を吸収します。これにより原子核は不安定になり、核分裂片と呼ばれる 2 つの小さな原子核に分裂します。これらの核分裂片とともに、いくつかの中性子と大量のエネルギーが放出されます。
核分裂中に放出された中性子は、近くの原子核でさらに核分裂反応を引き起こす可能性があります。これにより連鎖反応が発生します。連鎖反応が制御されていれば、原子力発電所でエネルギーを生成するために使用できます。制御されていない場合は、原子爆弾のように爆発を引き起こす可能性があります。
核分裂中に放出されるエネルギーは、原子核を結合させている強い核力から生じます。原子核が分裂すると、このエネルギーの一部が熱と放射線に変換されます。このエネルギーを利用して電気を生成することができます。
原子力発電所:原子力発電所では、制御された核分裂反応によって熱が発生し、それを使って蒸気が生成されます。蒸気はタービンを駆動して電気を生み出します。このプロセスでは温室効果ガスは発生しないため、化石燃料よりもクリーンな代替手段となります。
医療用途:核分裂によって生成される放射性同位体は、医療用画像診断や癌治療に使用されます。たとえば、ヨウ素 131 は甲状腺癌の治療に使用されます。
原子爆弾:原子爆弾では制御されていない核分裂反応が利用されます。エネルギーが急速に放出されると、大規模な爆発が起こります。
ドミノを使って連鎖反応を実演することができます。ドミノを縦に並べます。最初のドミノを倒すと、次のドミノが倒れ、連鎖反応が起こります。これは、核連鎖反応で中性子がさらに核分裂反応を引き起こすのと似ています。
核分裂により放射性廃棄物が生成されるため、環境汚染を避けるために慎重に管理する必要があります。さらに、チェルノブイリ原発事故のような、深刻な結果をもたらす可能性のある事故のリスクが常に存在します。
