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プルトニウム240

索引 プルトニウム240

プルトニウム240(Plutonium-240)は、プルトニウムの同位体の1つであり、プルトニウム239が中性子を捕獲して生成する。中性子捕獲したプルトニウム239の62%から73%は核分裂を起こし、残りがプルトニウム240に変化する。核燃料の元素が原子炉に長く留まっているほど、燃料中のプルトニウム240の相対割合は大きくなる。核兵器用としては、燃料中のプルトニウム240の割合はできるだけ小さく、通常は全プルトニウムの7%以下に抑える必要がある。これは、プルトニウム240は自発的に臨界することがあり、不完全核爆発を起こす恐れがあるからである。しかし、90日間程度使用した核燃料を再処理することでこの濃度にすることができる。このような早い燃料サイクルは、民生用の原子力発電のための原子炉では用いられず、兵器製造用の原子炉でのみ用いられる。民生用の原子炉では、燃料は70%のプルトニウム239、20%のプルトニウム240と残りはその他の同位体からなり、核兵器製造は技術的には不可能ではないが、非常に困難である。 プルトニウム240は、プルトニウム239と比べて中性子吸収断面積はわずか3分の1であり、核分裂するよりもプルトニウム241になることが多い。一般的には、奇数の原子量を持つ同位体は中性子を吸収しやすく、また中性子吸収により核分裂しやすい。そのため、偶数の原子量を持つ同位体は、特に熱中性子炉の中では蓄積しやすい。.

15 関係: 原子力発電原子炉原子量不完全核爆発中性子中性子捕獲プルトニウム239プルトニウム241プルトニウムの同位体アルファ崩壊再処理工場熱中性子炉核分裂核兵器核燃料

原子力発電

浜岡原子力発電所 泊発電所 島根原子力発電所 チェルノブイリ原子力発電所 原子力発電(げんしりょくはつでん、nuclear electricity generation)とは、原子力を利用した発電のことである。現代の多くの原子力発電は、原子核分裂時に発生する熱エネルギーで高圧の水蒸気を作り、蒸気タービンおよびこれと同軸接続された発電機を回転させて発電する。ここでは主に軍事用以外の商業用の原子力発電の全般について説明する。.

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原子炉

建設中の沸騰水型原子炉(浜岡原子力発電所)国土航空写真 原子力工学における原子炉(げんしろ、nuclear reactor)とは、制御された核分裂連鎖反応を維持することができるよう核燃料などを配置した装置を言う。.

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原子量

原子量(げんしりょう、英: atomic weight)または相対原子質量(そうたいげんししつりょう、英:relative atomic mass)とは、「一定の基準によって定めた原子の質量」原子量、『理化学事典』、第5版、岩波書店。ISBN 978-4000800907。である。 その基準は歴史的変遷を経ており、現在のIUPACの定義によれば1個の原子の質量の原子質量単位に対する比であり、Eを原子や元素を表す記号として Ar(E) という記号で表される。すなわち12C原子1個の質量に対する比の12倍である。元素に同位体が存在する場合は核種が異なるそれぞれの同位体ごとに原子の質量が異なるが、ほとんどの元素において同位体存在比は一定なので、原子量は存在比で補正された元素ごとの平均値として示される。同位体存在比の精度が変動するため、公示されている原子量の値や精度も変動する。 質量と質量との比なので比重と同様に無次元量だが、その数値は定義上、1個の原子の質量を原子質量単位で表した値に等しい。また物質量が1molの原子の質量をg単位で表した数値、すなわちg·mol−1単位で表した原子のモル質量をモル質量定数 1 g·mol−1 で除して単位を除去した数値にも等しい。 同位体存在比は、精度を高めると試料の由来(たとえば産地、地質学的年代)によって厳密には異なる。測定精度の向上と各試料の全天然存在量予測の変動により、同位体存在比の精度が変動する。そのことによりIUPACの下部組織である (CIAAW) により定期的に「原子量表」の改訂が発表され、これが「標準原子量」と呼ばれている。その改訂は隔年で行われ、奇数年に発表されている。日本化学会原子量小委員会はこの表をもとに原子量表を作成し、日本化学会会誌「化学と工業」4月号で毎年発表している。 原子量表の改定や試料間の原子量の差異があるとは言え、有効数字3桁程度では大部分の元素の原子量は十分に安定している(主な例外: リチウム、水素)。そのため、化学反応等においては、実用上は問題を生じない。一方、精密分析や公示文書の値を計算する場合は、最新の原子量表の値を使うべきである。 1961年まで、物理学では16Oの質量を、化学では天然同位体比の酸素の質量を基準としていた。.

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不完全核爆発

不完全核爆発(ふかんぜんかくばくはつ fizzle)とは、核兵器本来の爆発力が発揮されない形の核爆発。未熟核爆発、過早核爆発(pre-detonation)もしくは早期爆発、早発とも言う。典型的にはプルトニウムを使用した爆縮型の核爆発装置での未熟な技術レベルで起こることが多いと考えられている。 核兵器は精密機械であり、適正量の正確に整形された核物質や中性子反射材、均質な火薬などの全てを正しい位置に設置してまったく問題が生じないように配置する必要がある。もしも核弾頭が爆縮型の場合は少なくとも爆縮レンズの火薬を1000分の1秒以下の誤差で同時に点火し、均等にプルトニウムを爆縮させなければならない。爆薬に温度勾配が生じてはならない。これらのプロセスに1つでもミスがあると、爆縮に問題が生じ設計された核爆発規模に比べて小さな核爆発で終わってしまう。 核弾頭にニュートリノのビームを照射する事によって、この不完全核爆発(pre-detonation)を人為的に誘発させ、核兵器を無力化する事が、原理的には可能ではないか?とする議論がある。(ハンス・ベーテ、菅原寛孝等).

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中性子

中性子(ちゅうせいし、neutron)とは、原子核を構成する粒子のうち、無電荷の粒子の事で、バリオンの1種である。原子核反応式などにおいては記号 n で表される。質量数は原子質量単位で約 、平均寿命は約15分でβ崩壊を起こし陽子となる。原子核は、陽子と中性子と言う2種類の粒子によって構成されている為、この2つを総称して核子と呼ぶ陽子1個で出来ている 1H と陽子3個で出来ている 3Li の2つを例外として、2015年現在の時点で発見報告のある原子の内、最も重い 294Og までの全ての"既知の"原子核は陽子と中性子の2種類の核子から構成されている。。.

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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239

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。.

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プルトニウム241

400x400ピクセル プルトニウム241(Pu)はプルトニウムの同位体で、プルトニウム240(Pu)が中性子を捕獲することにより生じる。PuはPuと異なり核分裂性で、 中性子吸収断面積は239Puより3割ほど大きい。中性子を吸収すると約73%の確率で核分裂を起こし、起こさなかった場合はプルトニウム242(Pu)になる。一般に、中性子数が奇数の同位体に中性子を照射した場合には核分裂と中性子捕獲の両方が起きるが、中性子数が偶数の同位体では核分裂は起こらず中性子を吸収するだけのことが多い。.

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プルトニウムの同位体

プルトニウム(Pu)は安定同位体を持たない。そのため標準原子量を定めることはできない。.

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アルファ崩壊

アルファ崩壊(アルファほうかい、α崩壊、alpha decay)とは、放射線としてアルファ線(α線)を放出する放射性崩壊の一種である。アルファ崩壊が発生する原因は量子力学におけるトンネル効果である。.

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再処理工場

再処理工場(さいしょりこうじょう)とは、原子炉から出た使用済み核燃料の中から使用可能なウラン、プルトニウムを取り出す施設である。 核燃料サイクルの中で使用済燃料を再利用する政策においては、要となる施設である。.

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熱中性子炉

原子力工学における熱中性子炉(ねつちゅうせいしろ、thermal-neutron reactor)とは、主に熱中性子によって核分裂連鎖反応を維持する原子炉を言う。水(軽水・重水)または黒鉛などの減速材を必要とする。.

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核分裂

核分裂(かくぶんれつ).

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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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核燃料

核燃料(かくねんりょう、nuclear fuel)とは、核分裂連鎖反応を起こし、エネルギーを発生させるために相当期間原子炉に入れて使うものを言う。ウラン233 (U)、ウラン235 (U)、プルトニウム239 (Pu) などを指す。.

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