【核兵器・核爆弾】水素爆弾の核融合を解説【水爆】
【書き起こし】【水爆】水素爆弾の核融合を解説【核兵器・核爆弾】
(00:01) [音楽] 皆さんこんにちはえ彼のです 今回のお題はこれ 水素爆弾の核融合反応解説 今人類が実用化している核融合反応は不 本意ながら水素爆弾のみです この水爆の構造を見てみるとなぜか原爆が 組み込まれています 実は水爆は起動させるために原爆が必要な んです その理由は核融合反応をスタートさせるの に大きなエネルギーを使うからで それを比較的容易に得る方法が原爆しか ないからそういう構造になっています さらに原爆が生み出す中性子も利用してい ます また水爆は出漁がエネルギーに変換される という不思議な現象が起こります ということで今回は水爆の核融合反応に ついて調べてきましたのでご紹介したいと 思います なおこの動画は水爆の仕組みの動画と マッチドセットなのでぜひそちらの動画も ご覧ください
(01:06) 核融合反応とは 核融合反応とは一体どのようなものでなぜ 大きなエネルギーが発生するのでしょうか 各英語版の大発生する各英語エネルギーを 簡単にお話ししておきます ものを構成している2つの原子核を高速で ぶつけ 原子核同士を融合させます これが角栄防犯のです 融合されるということは異なる物質になる ということです 例えば醤油通すを混ぜれば餃子のタレに なりますよね この出来上がった餃子のたれはしょうゆで もオスでもありません 角井方というのはこういう事を原子単位で 行いますと原子核の組み替えが行われる時 もともと持っていた結合エネルギーに あまりが生じ これを外部に熱エネルギーとして取り出せ ます 減資について 小野を構成する原子は容姿と中性子から なる原子核の周りに用紙と同じ数だけの 電子がまとわりついているという構造して います
(02:09) 電子が原子核にまとわりついているとは 言っても原子はスカスカで 原子核が1円玉のサイズだったとすると 原子全体は同の球場の大きさというサイズ 感のようです 核融合反応を考えるときこれらの粒子たち がなぜバラバラにならずに現象を構成して いるのかが大切です 核融合反応では最終的には2つの原子核を 融合して原子核の結合エネルギーを熱とし て取り出し さらにその融合時代にくっつき方が影響し てくるからです 原子核と電子の結合については電磁気力が 原子核の容姿とその周りの電子には働いて いるのでバラバラにはなりません もちろん電気的にはプラマイゼロですね 電磁気力は無限大にストあります では原子核の中性子と用紙は同くっついて いるのでしょうか こちらは容姿と中性子は電気的に引き合わ ないし よう指導しはむしろ反発してしまいます なんで原子核がバラバラにならないのかと
(03:15) いうと各力と呼ばれる力でくっついてます これは電磁気力よりも強いため 容姿がプラスの電荷を持っていようがそれ に打ち勝って漁師や中性子をつなげられ ます この核力は電磁気力と比較すると力自体は とても強いのですが 粒子同士の距離が離れると途端に働かなく なってしまいます 例えばコンパスは飛行機にも積まれてい ます 上空10キロメーターを引くをしていても 2に地域に反応してくれます ところが各力は中の-15ジョーメートル のオーダーでしか影響しません 中の-15ジョーメートルというのは ちょうど用紙の大きさくらいです この核力の影響範囲の短さが学遊ぼーの際 に問題を生み出します 各力の結合エネルギーは原子核の猛者に 含まれていますいいコール mc 事情 ですからねぇ これはエネルギーと質量が10日である ことを示しています
(04:19) さてここで元素の周期表を見てみましょう 原子核中の洋酒のカツが原子番号で容姿1 個だと水素 26個だと鉄などというように 水素とか鉄という元素の名前はそれぞれの 原子番号に付けられたニックネームだと 考えることができますし特に化け学的な 特性はほぼこの原子番号で決まります 一方の中性子は数が増減しても原子番号 自体は変わりません 例えば普通の水槽の原子核は容姿が1個中 精子ゼロで 重水素は1 三重水素は人の中性子を持っていますが どれも水素は水素ですこういうのをどう 痛いと言います 水素爆弾の燃料として使われる重水素だと か三重水素たとかというのはこれのこと だったんですね 純水素と三重水素の各いう子 核融合反応はいろいろと種類があって 水爆や今の対応では水素からヘリウムが
(05:24) 生まれる反応ですが重たい構成の各永劫 反応ではヘリウムから酸素が作られたり マグネシウムから鉄が作られたりしてい ます 融合布で反応が進むとどんどん原子番号が 大きくなっていくんです こうやって色んな元素が作られていること を想像するとワクワクしてきますよね さて水爆の話に戻ります 水爆は水槽の中でも重水素と三重水素を 使って核融合反応を起こします よしだ家の水素を使って書く英語版の 起こそうとすると 核反応が1工程増えてしまうため 反応が緩慢になるみたいですね c バクはもともと持っている燃料は純 水素化リチウムという物質ですがこれを熱 によって 重水素トリチウムに分解 さらにリチウムが中性子を吸収することで 三重水素に生まれ変わります なんでこんな面倒なことをするのかという と三重水素寿命が短いからです 重水素と三重水素の各英語は dt 反応
(06:31) と呼ばれます 重水素流てリウムと三重水素 トリチウムの合成だからですね また重水素同士の dd 反応も起こり ます 発生するエネルギーは dt 反応が dd 反応の約4.5倍です 重水素と三重水素の原子核が一定以上 近づくと各力が機能してくっつきます 重水素は容姿1個+中性子1個 三重水素は8市5+中性子に子なので青申 と容姿が2個になってこれはヘリウムです ね さらに中性子があってこれも合計3つに なりそうなのですが 中性子が3つのヘリウムはとても不安定な ので安定している中性子がにこのヘリウム になります だからヘリウム4あまり中性子1みたいな 感じになります この時もともと重水素や三重水素の原子核 は各力によって結びついていましたし 新しく作られたヘリウム4の原子核も同様
(07:37) です ところがヘリウム4の各力よりも 重水素と三重水素の各力の合計の方が 大きいため ヘリウムイオンが合成されるときに エネルギーがあまります それを外部に運動エネルギー 最終的には熱エネルギーとして取り出せる んです [音楽] さっき言ったようにエネルギーと質量は 10日です原子核がバラバラにならない ようにつなぎ止めている各力を生み出す 結合エネルギーも必要としてカウントされ ているんです ここで重水素と三重水素を核融合させた後 にできたヘリウムイオンなどの粒子を すべてかき集めても元の猛者売り軽くなり ます 減った分はどこに行ったのかというと エネルギーに変わってしまっています 重水素と三重水素の結合エネルギーよりも ヘリウムイオンの結合エネルギーの方が 少ないとさっき言いました 待った分が運動エネルギーとして出て行っ てしまったので その減った結合エネルギー分重さが軽く なるという不思議な現象が起こります
(08:43) 逆に言えば出来上がったすべての粒子に 発生したエネルギーも加えれば ポートの重水素と三重水素の質量の合計値 と同じになります ものを燃やしたりするような科学的反応に は質量保存法則が成り立ちますが 原子核をくっつけたり分裂させたりという 反応には適用できないんですね [音楽] 各力を熱として外部に取り出すという点は 核分裂と同じです ただ核分裂に比べれば水村にこの核融合の 発熱は少ないものになります ところがウランやプルトニウムと水素では 原子量があまりに違いますよね だから最終的には水槽による核融合の方が 重量当たりの発熱量が大きくなります ただし理論値と実際は異なるようで原爆の 出力は1トン当たり tnt 火薬 4000トン程度であるのに対し 水爆は1トン当たり tnt 火薬一線 から2千トン程度と爆弾になった時の重量 当たりの出力は原爆が上回りますそれでも
(09:50) 水爆の方が今日有力なのは水爆には核反応 物質の臨界量に縛られないという大きな メリットがあるからです これについては水爆の仕組み動画でお話し しています 水爆の作動 水爆はどのように作動するのでしょうか これを知らないと面白さ半減なので簡単に お話ししておきます 睡魔国は核融合を発生させる部分があって 原爆とともにケースに収まっています まずはプライマリーの原爆を爆発させます 発生した熱や放射線により充填されている プラスチックをプラズマ状態にする 中性子はウラン238の係数を反射して セカンダリーに効率よく到達する セカンダリーでは重水素かリチュームが ネッツで重水素トリチウムに分解されて リチウムが中性子を吸収して三重水素に なる 核爆発によって背寒がりのタンパーが圧縮 されつつ 内部のプルトニウム239できたスパーク プラグにも中性子がやってきて核爆発を
(10:56) 起こす 双方の熱と圧力で重水素と三重水素が核 融合反応を起こして膨大な月と中性子が 出る その中性子によってウラン238のケース やタンパーも核分裂を起こし 爆弾のすべてが反応越して熱を出す このように水爆は核融合をメインにしつつ も核分裂も使って大きな爆発力を乱します かくゆう坊は簡単に起こせないこれまでは 各有望が普通に起こることを前提にお話し してきましたが 核融合反応はそんなに甘くはありません まず原子の周りには電子がいるので 犬資格同氏は簡単に近づくことができませ ん 原子の中はスッカスカなので原子核同士が すぐに近づけるんだったら物質というのは 存在できなくなりますそれが中性子星 みたいになってしまいますとても恐ろしい ですよ さらに先ほど電磁気力と核力に触れました 両者を比較すると遠くまで届くのが電磁
(12:02) 気力で力が強いのは各力です 原子核同士がある程度近づくと各力によっ て自らくっついてくれるのですが そこに至るまでには養子によるプラスの 電荷同士が反発し合うんです だから普通にしてたんじゃ 各力が働く前に電磁気力で反発して離れて いってしまいます これだとえいえんに各有望が起こらないの で何とかして電磁気力による斥力に 打ち勝ち原子核同士を書く力が働くまで 近づけなければなりません そこで必要なのが熱と圧力です 熱というのは原子の新道ですよね また圧力が高ければ単純に件近く同市が ぎゅっとなっていますので出会う確率が 高まります 第1弾目で原子の電子を剥いであります 熱は原子の新道ですのでエネルギーを与え てやれば激しく動きます これでものは答え液体気体原種とどんどん バラバラになっていきます
(13:08) 原氏単独の状態にさらにエネルギーを 加えると原子核と電子が分離します この原資が原子核と電子に分離し 電離した状態にあることをプラズマカット 言います 以前開設した超電磁砲の場合これが問題を 引き起こしましたが書く英語にはプラズマ 化が必要です 裸になった原子核は他の原子核とすぐに くっつくのかというとそうじゃないんです プラズマ化して電子がなくなっても 各力がお互いをくっつける前に養子の電磁 気力が働いてしまいお互いを遠ざけます なので第2段階としてプラズマかして もらおうどんどんエネルギーを与えていき 原子核の運動量を増やします 三重水素と重水素の原子核が降っ築くには ラク1戦9メートルパーセコンドの宿度が 必要らしいです 成田ニューヨーク間が約1万キロメーター なので g 秒で移動できる速度です 十分に原子核の運動量が高まるといつか
(14:15) 電磁気力を打ち破って原子核同士が席巻し 各力が働くようになります 一旦各力が働いてしまえばこれは めちゃくちゃ強い力なので電磁気力が抵抗 しようともすんなりと原子核同士を 結び付けます この熱を発生させるために原子爆弾や スパークプラグの核分裂を使うんです 一旦核融合反応がを食ってしまえばその 反応熱で核融合がどんどん進んでくれます 莫大な熱量を乱す核融合反応なのですが まず反応を起こすために大きなエネルギー が必要なため高度な技術なんですね なお人類が行う各有望に水素が使われる 理由は水素の原子核は容姿が1個だけなの で電磁気力による斥力が少なくて済むから です 水素より催しが大きい大きな原子番号 どげんしで核融合を起こすのならばその 斥力に打ち勝つためより高温高圧が必要に なってきます
(15:19) 構成がヘリウムどころか算数は鉄まで核 融合で作れるのは 構成は巨大上に注力が大きく 内部がギュッと圧縮されてうんとも圧力も 高いからですね このように水爆は核融合を使い膨大な エネルギーを生み出しています そのために原爆の力が必要だったわけです 核融合発電の実用化に苦戦しているのも うなずけますよね ということで今回もご視聴ありがとう ございました このチャンネルでは今後につながる動画の ネタも募集しています 何かリクエストがあればコメント欄にお 願いしますそれではバイバイ
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