ウラン235

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ウラン235

ウラン235の原子核で見る核分裂

ウラン235の1原子の核分裂で、202.5MeV (3.24×10-11 J) が原子炉内に放出されます。 これは19.54TJ/mol、または83.14TJ/kgに相当する。 さらに8.8MeVが反ニュートリノとして原子炉から外部に放出される。 235
92U核種に中性子を照射すると、多くの核分裂反応が起こりますが、そのうちの一つが次のようなものです（隣の画像に示す）。

重水炉と一部の黒鉛減速炉は天然ウランを使用できるが、軽水炉は軽水の中性子吸収率が高いため、低濃縮ウランでなければ使用できない。 ウラン濃縮により、ウラン238の一部が除去され、ウラン235の割合が増加する。 ウラン235の割合がさらに多い高濃縮ウラン（HEU）は、原子力潜水艦の原子炉、研究炉、核兵器に使われることがある。

ウラン235の核分裂から少なくとも一つの中性子が別の原子核に当たって核分裂すれば、連鎖反応は継続することになる。 反応が持続する場合、それは臨界と言われ、臨界状態を作り出すのに必要な235Uの質量は臨界質量と言われる。 低濃度の235Uでも、核分裂による中性子を減速して速度を下げれば、遅い中性子で核分裂する確率が高くなるため、臨界連鎖反応を起こすことができる。 核分裂の連鎖反応により中間質量の核分裂片が生成されるが、これらは高い放射性を持ち、その放射性崩壊により更なるエネルギーを生成する。 その中には遅発中性子と呼ばれる中性子を発生し、核分裂の連鎖反応に寄与するものもある。 原子炉の出力は、ホウ素、カドミウム、ハフニウムなどの中性子を強く吸収する元素を含む制御棒を炉心に配置することで調整される。 核爆弾では、反応が制御できず、放出される大量のエネルギーによって核爆発が起こる。

核兵器編集

1945年8月6日に広島に投下された銃型原爆リトルボーイは、大きなタンパーを持つ高濃縮ウランで作られていた。 タンパーのない235U核兵器の公称球形臨界量は56キログラム（123ポンド）で、これは直径17.32センチメートル（6.82インチ）の球形を形成するものである。 材料は235Uが85％以上でなければならず、兵器級ウランとして知られているが、粗悪で効率の悪い兵器では20％の濃縮で十分である（兵器使用可と呼ばれる）。 さらに低い濃縮度を使用することもできるが、その場合、必要な臨界量が急激に増加する。 大型タンパー、爆縮形状、トリガーチューブ、ポロニウムトリガー、トリチウム増強、中性子反射板を使用すれば、公称臨界量の1/4以下でよりコンパクトで経済的な兵器が可能になるが、これはすでに核兵器工学の経験が豊富な国でなければ不可能だろう。 しかし、HEU（高濃縮ウラン、この場合は235Uが20％以上のウラン）は、しばしば核融合燃料の点火装置として二次工程で使用される。

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