核分裂反応エネルギー放出計算機は、核分裂反応中に生成される総エネルギーを計算するのに役立ちます。 核分裂 この現象は、反応前後の質量差を計算し、アインシュタインの有名な方程式を用いて質量損失をエネルギーに変換することで機能します。
このツールは原子核物理学と工学において極めて重要です。これにより、科学者やエンジニアは以下のことが可能になります。
- 原子炉のエネルギー出力を推定する
- 実験的または理論的な核反応結果を検証する
- 質量からエネルギー変換の規模を理解する
ウラン 235 を分析する学生であっても、中性子の挙動をモデル化する研究者であっても、この計算機は複雑な原子物理学を扱いやすい数値に簡素化します。
核分裂反応エネルギー放出計算式
放出エネルギー (E) = Δm × c²
どこ：
- Δm 質量欠損はキログラム単位である
- c は スピード 真空中の光速 = 299,792,458 m/s
Δmの計算方法:
Δm = [親核の質量 + 入射中性子の質量] − [核分裂生成物と放出された中性子の質量の合計]
次に、次の式を代入します。
E = Δm × (299,792,458)²
単位変換：
1原子質量単位（u）= 931.494 MeV
1 u = 1.66053906660 × 10⁻²⁷ kg
あるいは：
エネルギー（MeV）= Δm（u単位）× 931.494 MeV/u
これにより、原子質量単位で核質量データを使用する人にとっては簡単な変換が可能になります。
一般的な核分裂エネルギー出力の参照表
| 核分裂反応 | 約Δm (u) | 放出エネルギー（MeV） |
|---|---|---|
| U-235 + n → Ba + Kr + 3n | 0.215 u | 200MeV |
| Pu-239 + n → Xe + Sr + 2n | 0.220 u | 205MeV |
| Th-232 + n → Ra + He + 3n | 0.190 u | 177MeV |
これらは概算値であり、完全な計算を行わずに比較や見積りを行うのに役立ちます。
核分裂反応エネルギー放出計算機の例
次のような核分裂反応を調べているとします。
- 親核: 235.0439299 u
- 入射中性子: 1.0086649 u
- 核分裂生成物総量: 233.8460000 u
- 放出された中性子数: 3 × 1.0086649 u = 3.0259947 u
ステップ1：Δmを計算する
Δm = (235.0439299 + 1.0086649) − (233.8460000 + 3.0259947)
Δm = 236.0525948 − 236.8719947 = −0.8193999 u
（絶対値を取る：Δm = 0.8193999 u）
ステップ2：エネルギーに変換する
エネルギー（MeV） = 0.8193999 × 931.494
エネルギー ≈ 763.24 MeV
これは反応ごとに放出される全エネルギーであるが、その一部はニュートリノによって運び去られたり、 熱.
最も一般的な FAQ
核分裂生成物の総質量が元の原子核と中性子の質量よりも小さいため、エネルギーが放出されます。この質量差、つまり質量欠損は、アインシュタインの方程式に従ってエネルギーに変換されます。
かなり近い近似値を提供します。実際の結果は、正確な核データや現実世界の状況によって若干異なる場合がありますが、ほとんどの科学および工学目的には十分な精度です。
直接的にはそうではありません。核融合にも質量欠損が含まれ、E = mc²となりますが、質量と生成物は異なります。そのため、別の核融合計算機の方が適しています。