直感的理解

ウラン235に中性子が衝突すると、不安定な複合核（${}^{236}$U*）ができ、2つの核分裂片と2〜3個の中性子に分裂します。質量欠損分のエネルギー（約200 MeV）が放出されます。放出された中性子が次のU-235に当たると連鎖反応が起こります。

核分裂反応の例：

$${}^{235}_{92}\text{U} + {}^1_0\text{n} \to {}^{92}_{36}\text{Kr} + {}^{141}_{56}\text{Ba} + 3\,{}^1_0\text{n}$$

保存則の確認：

放出エネルギーの計算：

核分裂1回あたり約 $200$ MeV のエネルギーが放出されます。

$$Q \fallingdotseq 200 \text{ MeV} = 200 \times 1.6 \times 10^{-13} = 3.2 \times 10^{-11} \text{ J}$$

発電出力の計算例：${}^{235}$U を $1$ g 消費した場合

原子数は

$$N = \frac{m}{M} \times N_A = \frac{1.0}{235} \times 6.0 \times 10^{23} = 2.55 \times 10^{21} \text{ 個}$$

総エネルギーは

$$E = N \times Q = 2.55 \times 10^{21} \times 3.2 \times 10^{-11} = 8.2 \times 10^{10} \text{ J}$$

答え：
${}^{235}$U + n → ${}^{92}$Kr + ${}^{141}$Ba + 3n（一例）
放出エネルギー $Q \fallingdotseq 200$ MeV/回
1 g の U-235 から約 $8.2 \times 10^{10}$ J

補足：臨界質量と制御

連鎖反応を持続させるには、放出された中性子のうち平均1個が次の核分裂を起こす必要があります（臨界状態）。原子炉では制御棒で中性子を吸収し、反応速度を制御します。

Point

核分裂：重い核 → 2つの中間質量核 + 中性子。$Q \fallingdotseq 200$ MeV。中性子が増えるため連鎖反応が可能。質量数・原子番号の保存で反応式を完成。

基本問題511 核分裂