核融合

核融合は 、2 つ以上の原子の原子核が融合してさらに大きな原子核を形成するプロセスです。一般に、核融合では消費するエネルギーよりも多くのエネルギーが放出されますが、これはプロセスに関与する原子によって異なります。 鉄 や ニッケル など、関与する原子が非常に安定している場合、核融合は消費するエネルギーよりも多くのエネルギーを放出します。プロセスに関与する原子の安定性が低く、重いほど、消費されるエネルギーの量は多くなります。

自然界では何も生み出されず、何も失われず、すべてが変化します。きっとあなたも人生のある時点でこの言葉を聞いたことがあるでしょう。これは自然界に存在する最も基本的な原理の 1 つです。今日、この原理はエネルギー保存として知られており、自然科学のあらゆる分野に適用されます。

エネルギー保存則によると、特定の物理プロセスでは、それが何であれ、プロセスの初期状態のエネルギー量は常にプロセスの最終エネルギー量に等しいとされています。これは、エネルギーがプロセス全体を通じて一定に保たれる物理量であることを意味します。

核融合の発生には膨大な量のエネルギーが必要となるため、核融合は 地球 上で自然には起こらないことを強調することが重要です。言い換えれば、これは 太陽 、 恒星 、星の爆発などの宇宙に存在する天体で起こります。核融合が起こるには、関与する原子の成分間の 電気力 に打ち勝つエネルギーが非常に大きくなければなりません。この電気力はしばしばクーロン障壁と呼ばれます。イメージとして、 水素 原子 に存在する 陽子 と 電子 の間の電気力は、それらの間の引力の重力よりも約 2.3 x 10 ³⁹ 倍大きくなります。したがって、陽子や電子などの素粒子が関与する電磁プロセスに存在するエネルギー量は、それらの間の重力プロセスに存在するエネルギーよりもはるかに大きいと結論付けることができます。

一例として、 太陽系 の恒星では核融合が起こり、水素原子がヘリウム原子に変化します。得られるヘリウムの質量は、水素の質量の合計ではありません。この質量不足はエネルギーの放出によって補われます。つまり、水素原子間の融合により ヘリウム 原子が生成され、さらに膨大なエネルギーが放出されます。アインシュタインの相対性理論の観点から言えば、彼の理論では質量とエネルギーは等価であるため、これはエネルギーが保存されることを意味します。これらの量を関係付ける方程式は、有名な E=mc² です。

歴史的に見て、最初の 水素爆弾 は水素原子の融合によって作動し、爆発性の TNT (トリニトロトルエン) の約 1,000 万トンに相当するエネルギーを放出しました。

科学者たちは核融合炉を開発するために数十年にわたってこの現象を研究してきましたが、技術的な困難が非常に大きいため、商業的に実行可能な核融合炉はまだ開発されていません。

核分裂と核融合は一般に同じプロセスで発生するため、その検出と特性評価が困難になる可能性があります。基本的に、核融合は、2 つ以上の原子の核が結合して、別のさらに大きな核を形成することを特徴としています。 核分裂は、 核分裂性元素とも呼ばれる不安定な元素の核が崩壊して、より小さくより安定した核を形成することを特徴としています。どちらのプロセスでも、高エネルギーの放出が発生します。

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参考文献:

ボンジョルノ、ホセ・ロベルト。ボンジョルノ、レジーナ・アゼーニャ。バルター、ボンジョルノ。クリントン、マルシコ・ラモス。物理学の歴史と日常生活。サンパウロ: Editora FTD、2004 年、1 冊。

ヒューイット、ポール G. 概念物理学。ポルト アレグレ: 出版社: Bookman、2011、11 位。編v.シングル。