プルトニウム239と連鎖反応 (核分裂)

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

プルトニウム239と連鎖反応 (核分裂)の違い

プルトニウム239 vs. 連鎖反応 (核分裂)

プルトニウム239はプルトニウムの同位体である。プルトニウム239はウラン235と並んで高い核分裂性を有するため、核兵器の生産に利用されてきた。プルトニウム239は、熱中性子炉の燃料として利用できる3つの同位体のうち1つ（他2つはウラン235およびウラン233）である。 プルトニウム239の半減期は24,110年である。. 連鎖反応（れんさはんのう、nuclear chain reaction）とは、核分裂性物質が中性子を吸収することで核分裂反応を起こすと同時に新たな中性子が飛び出し、さらに別の核分裂反応を引き起こして、単位時間当たりの反応回数が一定もしくは指数関数的に増加する状態である。 十分に多量（臨界量以上）の核分裂性物質の中で、制御されない状態の下で連鎖反応が起きると、エネルギーが爆発的に放出される。これが核兵器の動作原理になっている。連鎖反応は十分に制御された状態でエネルギー源としても用いられる（原子炉など）。 いくつかの核分裂反応で生じる中性子数とエネルギーの平均値は以下の通りである。.

同位体

同位体（どういたい、isotope；アイソトープ）とは、同一原子番号を持つものの中性子数（質量数 A - 原子番号 Z）が異なる核種の関係をいう。この場合、同位元素とも呼ばれる。歴史的な事情により核種の概念そのものとして用いられる場合も多い。 同位体は、放射能を持つ放射性同位体 (radioisotope) とそうではない安定同位体 (stable isotope) の2種類に分類される。.

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中性子捕獲

原子核物理学における中性子捕獲（ちゅうせいしほかく、neutron capture）とは、核反応の一種で、中性子が原子核に吸収されたのちにガンマ線を放出する現象〔（n, γ）反応〕を言う。.

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プルトニウム

プルトニウム（英Plutonium）は、原子番号94の元素である。元素記号は Pu。アクチノイド元素の一つ。.

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ニュートリノ

ニュートリノ（）は、素粒子のうちの中性レプトンの名称。中性微子とも書く。電子ニュートリノ・ミューニュートリノ・タウニュートリノの3種類もしくはそれぞれの反粒子をあわせた6種類あると考えられている。ヴォルフガング・パウリが中性子のβ崩壊でエネルギー保存則と角運動量保存則が成り立つように、その存在仮説を提唱した。「ニュートリノ」の名はβ崩壊の研究を進めたエンリコ・フェルミが名づけた。フレデリック・ライネスらの実験により、その存在が証明された。.

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ウラン235

ウラン235(uranium-235, U)はウランの同位体の一つ。1935年にArthur Jeffrey Dempsterにより発見された。ウラン238とは違いウラン235は核分裂の連鎖反応をおこす。ウラン235の原子核は中性子を吸収すると2つに分裂する。また、この際に2個ないし3個の中性子を出し、それによってさらに反応が続く。原子力発電では多量の中性子を吸収するホウ素、カドミウム、ハフニウムなどでできた制御棒で反応を制御している。核兵器では反応は制御されず、大量のエネルギーが一気に解放され核爆発を起こす。 ウラン235の核分裂で発生するエネルギーは一原子当たりでは200 MeVであり、1モル当たりでは18 TJである。 自然に存在するウランの内ウラン235は0.72パーセントであり長倉三郎ほか編、『』、岩波書店、1998年、項目「ウラン」より。ISBN 4-00-080090-6、残りの大部分はウラン238である。この濃度では軽水炉で反応を持続させるのには不十分であり、濃縮ウランが使われる。一方、重水炉では濃縮していないウランでも使用できる。核爆発を起こさせるためには90パーセント程度の純度が求められる。.

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ガンバレル型

ンバレル型（ガンバレルがた）は、核兵器の構造の種類の一つで、ヒロシマ型とも呼ばれる。核分裂反応の連鎖反応を引き起こす臨界状態を達成するために、砲身状の構造を用いる方法である。臨界量に達する核物質を分割したうえで砲身状の構造の両端に置き、火薬により一方の物質をもう片方へと衝突させ、臨界を達成、核爆発を生起させる。砲身型（ほうしんがた）やガン・タイプとも呼ばれる。.

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高速中性子

速中性子(こうそくちゅうせいし、Fast Neutron)とは、エネルギー値の高い中性子を指す。厳密な定義は無いがエネルギー値が0.1 - 1.0MeV（メガ電子ボルト)よりも大きいものを指すことが一般的である。 中性子の速度は、そのエネルギー値から求める事が出来る。.

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臨界量 (原子力)

臨界量（りんかいりょう）は、原子核分裂の連鎖反応が持続する核分裂物質の最少の質量を指す。.

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自発核分裂

自発核分裂（じはつかくぶんれつ、spontaneous fission、SF）とは質量数が非常に大きな同位体に特徴的に見られる放射性崩壊の一種である。自発核分裂は理論的には質量が100amu程度（ルテニウム付近）を超えるどのような原子核にも起こりうるが、エネルギー的に実際に自発核分裂が可能なのは原子量が約230amu（トリウム付近）以上の原子に限られる。 ウランとトリウムの場合、自発核分裂は起きないわけではないが放射性崩壊のモードの主たる過程ではなく、これらの元素を含む試料の放射能を測る際に崩壊の分岐比を正確に考える必要があるような場合を除いて、通常は無視される。自発核分裂が起こる条件は以下の式で近似的に与えられる。 ここで Z は原子番号、A は質量数である。 式の表すように、自発核分裂の部分半減期は陽子数Zが増大すると急激に減少する。例えば陽子数92のウランでは自発核分裂の部分半減期が1016年になるのに対して、陽子数100のフェルミウムでは部分半減期は1年前後である。このように、自発核分裂が最も起こりやすい元素はラザホージウムのような超アクチノイド元素である。 自発核分裂はその名の通り原子核分裂反応と全く同じ物理過程であるが、中性子やその他の粒子による衝撃を受けることなく分裂が始まる点が通常の核分裂と異なっている。陽子が多く中性子があまり多くない核種では陽子同士に働くクーロン力の影響で原子核全体が不安定な状態にある。このような原子核が量子力学的な揺らぎによって自発的に核分裂を引き起こす過程が自発核分裂である。 自発核分裂では他の全ての核分裂反応と同様に中性子が放出される。そのため、臨界量以上の核分裂性物質が存在する場合には自発核分裂が核分裂の連鎖反応を引き起こしうる。また、自発核分裂が崩壊モードの中で無視できない確率で起こる放射性同位元素は中性子線源として用いられる。この目的ではカリホルニウム252（半減期2.645年、自発核分裂分岐比 3.09%）がしばしば用いられている。このような線源から放出される中性子線は、航空貨物に隠された爆発物の検査や建設業界での土壌の水分含有量の測定、サイロに貯蔵された物資の湿度の測定、その他様々な用途に使われている。 自発核分裂による分裂性原子核自身の数の減少が無視できる範囲では、ベクレルが一定となるため自発核分裂は平均値が等しい指数到着であり、ポアソン過程と見なすことができる。すなわち、非常に短い時間尺度では、自発核分裂の確率は着目する時間の長さに比例する。 ウランを含む鉱物では、ウラン238の自発核分裂によって生じた分裂後の原子核が結晶構造の中に反跳した飛跡を残す。これらの飛跡はフィッション・トラックと呼ばれ、フィッション・トラック法と呼ばれる放射年代測定に利用される。 超重元素の探索において、ある元素を合成したと認められる基準は、当該原子核群の少なくとも一部が既知の原子核に崩壊することとされている。それらが全て自発核分裂してしまった場合は、その原子核を合成したとはみなされない。.

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電子ボルト

物理学において、電子ボルト（エレクトロンボルト、electron volt、記号: eV）とはエネルギーの単位のひとつ。 素電荷（そでんか）（すなわち、電子1個分の電荷の符号を反転した値）をもつ荷電粒子が、 の電位差を抵抗なしに通過すると得るエネルギーが 。.

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核分裂反応

核分裂反応（かくぶんれつはんのう、nuclear fission）とは、不安定核（重い原子核や陽子過剰核、中性子過剰核など）が分裂してより軽い元素を二つ以上作る反応のことを指す。オットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンらが天然ウランに低速中性子(slow neutron)を照射し、反応生成物にバリウムの同位体を見出したことにより発見され、リーゼ・マイトナーとオットー・ロベルト・フリッシュらが核分裂反応であると解釈し、fission（核分裂）と命名した。.

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核分裂性物質

核分裂性物質（かくぶんれつせいぶっしつ、fissile material）とは、熱中性子との相互作用によって核分裂を起こす物質の総称を言う。主にウラン２３５ 235U とプルトニウム２３９ 239Pu のことを指す。.

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核兵器

核兵器（かくへいき、nuclear weapon）は、核分裂の連鎖反応、または核融合反応で放出される膨大なエネルギーを利用して、爆風、熱放射や放射線効果などの作用を破壊に用いる兵器の総称。原子爆弾、水素爆弾、中性子爆弾等の核爆弾（核弾頭）とそれを運搬する運搬兵器で構成されている。 核兵器は生物兵器、化学兵器と合わせてNBC兵器（又はABC兵器）と呼ばれる大量破壊兵器である。一部放射能兵器も含めて核兵器と称する場合があるが、厳密には放射能兵器を核兵器に分類するのは誤りである。 核兵器は、人類が開発した最も強力な兵器の一つであり、その爆発は一発で都市を壊滅させる事も可能である。そのような威力ゆえに、20世紀後半に配備数が増えるにつれ核戦争の脅威が想定されるようになり、単なる兵器としてだけではなく、国家の命運、人類の存亡にも影響するものとして、開発・配備への動きのみならず、規制・廃棄の動きなど様々な議論の対象となってきた。また、実戦使用されたのがアメリカ合衆国による、第二次世界大戦における二発（広島・長崎）のみであり、使用ではなく、主に配備による抑止力として、その意義が評価されている側面を持つ。 核兵器は核分裂を主とする原子爆弾と核融合を主とする水素爆弾の大きく二つに分類される。原子爆弾は大威力化に限界があり、水素爆弾の方が最大威力は大きくすることができる。また、兵器の形態としても、開発当初は大型航空爆弾のみであったが、プルトニウム型の場合高度な製造技術を必要とする反面、小型化が可能でありミサイルや魚雷の弾頭、砲弾までも様々なものが開発されている。.

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