核(かく)反応(はんのう)とエネルギー（核分裂(かくぶんれつ)・核(かく)融合(ゆうごう)）

核(かく)反応(はんのう)式(しき)は化学(かがく)反応(はんのう)式(しき)（新しいタブで開きます）と同(おな)じ考(かんが)え方(かた)で、矢印(やじるし)の左側(ひだりがわ)の質量数(しつりょうすう)の合計(ごうけい)と右側(みぎがわ)の質量数(しつりょうすう)の合計(ごうけい)が等(ひと)しく、左側(ひだりがわ)の原子(げんし)番号(ばんごう)の合計(ごうけい)と右側(みぎがわ)の原子(げんし)番号(ばんごう)の合計(ごうけい)も等(ひと)しくなるように書(か)く。核分裂(かくぶんれつ)や核(かく)融合(ゆうごう)という反応(はんのう)そのものの意味(いみ)は物理(ぶつり)基礎(きそ)「核分裂(かくぶんれつ)反応(はんのう)・核(かく)融合(ゆうごう)反応(はんのう)と質量(しつりょう)とエネルギーの等価(とうか)性(せい)」のページで扱(あつか)っている。

核分裂(かくぶんれつ)の例(れい)：中性子(ちゅうせいし)${}_0^1n$を吸収(きゅうしゅう)したウラン235${}_{92}^{235}\mathrm{U}$が、バリウム141${}_{56}^{141}\mathrm{Ba}$、クリプトン92${}_{36}^{92}\mathrm{Kr}$、中性子(ちゅうせいし)3個(こ)に分裂(ぶんれつ)する反応(はんのう)は${}_0^1n+{}_{92}^{235}\mathrm{U}\to{}_{56}^{141}\mathrm{Ba}+{}_{36}^{92}\mathrm{Kr}+3{}_0^1n$。質量数(しつりょうすう)は左(ひだり)1＋235＝236、右(みぎ)141＋92＋3＝236で一致(いっち)し、原子(げんし)番号(ばんごう)は左(ひだり)0＋92＝92、右(みぎ)56＋36＋0＝92で一致(いっち)する。

核(かく)融合(ゆうごう)の例(れい)：重水素(じゅうすいそ)${}_1^2\mathrm{H}$と三重水素(さんじゅうすいそ)${}_1^3\mathrm{H}$が融合(ゆうごう)する反応(はんのう)は${}_1^2\mathrm{H}+{}_1^3\mathrm{H}\to{}_2^4\mathrm{He}+{}_0^1n$。質量数(しつりょうすう)は左(ひだり)2＋3＝5、右(みぎ)4＋1＝5で一致(いっち)し、原子(げんし)番号(ばんごう)は左(ひだり)1＋1＝2、右(みぎ)2＋0＝2で一致(いっち)する。

（押すと拡大して表示します）

例題(れいだい)：重水素(じゅうすいそ)の質量(しつりょう)2.014102u、三重水素(さんじゅうすいそ)の質量(しつりょう)3.016049u、ヘリウム4の質量(しつりょう)4.002602u、中性子(ちゅうせいし)の質量(しつりょう)1.008665uとする。反応(はんのう)前(まえ)の質量(しつりょう)の合計(ごうけい)は$2.014102+3.016049=5.030151$u、反応後(はんのうご)の質量(しつりょう)の合計(ごうけい)は$4.002602+1.008665=5.011267$uになる。

質量(しつりょう)欠損(けっそん)は$\Delta m=5.030151-5.011267=0.018884$u。放出(ほうしゅつ)されるエネルギーは$\Delta E=0.018884\times931.5\approx17.6$MeVとなる。これが太陽(たいよう)など恒星(こうせい)（新しいタブで開きます）の中(なか)で起(お)きている核(かく)融合(ゆうごう)反応(はんのう)と同(おな)じ仕組(しく)み。

ウラン235の核分裂(かくぶんれつ)1回(かい)では約(やく)200MeVが放出(ほうしゅつ)される。核分裂(かくぶんれつ)は1個(こ)の原子核(げんしかく)あたりの放出(ほうしゅつ)エネルギーが核(かく)融合(ゆうごう)より大(おお)きいが、核(かく)融合(ゆうごう)は燃料(ねんりょう)1kgあたりで比(くら)べるとさらに大(おお)きなエネルギーを取(と)り出(だ)せる。

「質量(しつりょう)欠損(けっそん)と結合(けつごう)エネルギー」のページで見(み)たように、核子(かくし)1個(こ)あたりの結合(けつごう)エネルギーは質量数(しつりょうすう)56付近(ふきん)（鉄(てつ)）で最大(さいだい)になる。ウラン235のように重(おも)い原子核(げんしかく)が分裂(ぶんれつ)すると、生成(せいせい)する原子核(げんしかく)は鉄(てつ)に近(ちか)い質量数(しつりょうすう)になり、核子(かくし)1個(こ)あたりの結合(けつごう)エネルギーが増(ふ)える。

重水素(じゅうすいそ)や三重水素(さんじゅうすいそ)のように軽(かる)い原子核(げんしかく)が融合(ゆうごう)してヘリウムになる場合(ばあい)も、核子(かくし)1個(こ)あたりの結合(けつごう)エネルギーは鉄(てつ)に向(む)かって増加(ぞうか)する方向(ほうこう)。どちらの反応(はんのう)でも、増(ふ)えた結合(けつごう)エネルギーの分(ぶん)だけ全体(ぜんたい)の質量(しつりょう)が減(へ)り（質量(しつりょう)欠損(けっそん)）、その分(ぶん)がエネルギーとして放出(ほうしゅつ)される。