4-3      核分裂

原子力発電ではウラン235を燃料に使う。山の岩などに含まれるウランは、比重18.7の金属で、自然に存在す る元素の中で一番重い。ウランの原子番号は92(つまり陽子は92個)で、中性子の数が異なる同位体がいくつかある。天然ウラン中にウラン238の含有率は99.3%で、ウラン2350.7%、そしてウラン234がごく微量に含まれてい る。

このウラン235は不安定な原子核を持っており、低速な中性子を吸収すると、ウラン236になり、すぐに核分裂す る。この核分裂が起きると、新たに高速の中性子が2,3個外へ飛び出す。この飛び出した中性子が近くの別のウラン235にぶつかるとこのウラン235も核分裂を起こします。こ のようにして、次々と核分裂が繰り返されることを連鎖反応という。連鎖反応が一定の割合で続く状態を臨界という。ウラン235を効率よく臨界状態にする には、これを約3%に濃縮して使う。

 一定量の放射性原子核がはじめの数のちょうど半分になるまでに要する時間は、その物質に 固有の値を持つ。この時間を半減期といい、500万分の1秒〜1000兆×200というものまで様々である。

医療用に使用されるタリウムは72時間、テクネシウムは6時間である。医療用の放射性物質は体内に入っても尿としてどんどん排出され、数日ほどで 体内の放射能はゼロになる。

原子力発電所や核兵器などで使用されるウランの半減期は7億年である。核実験や原子炉事 故があると、放射性ヨウ素131が放出される。この半減期は8日間だが、甲状腺ガンの引き金になる。また、ウラン235から生じるセシウム137の半減期は30年である。

 

◆目標

(1)核分裂のシミュレーションを行うことができる

(2)核分裂のシミュレーションの結果から半減期を見つけることができる

(3)片対数グラフ用紙を利用して、核分裂の個数の変化の様子を捉えることができる

 
◆課題

(1)ここに1000個のある放射性物質がある。この物質は、1時間で約6分の1が核分裂を起こし、放射性物質 でなくなる。このシミュレーションをサイコロを用いて行い、個数の変化を記録せよ。また、この様子を片対数グラフ用紙に書け。★

 
(2)(1)
の放射性物質が、半分の量になる時間(半減期)は どれだけか。★★★

 
(3)
現実世界にある放射性物質について調べ、半減期についてEXCELでシミュレーション し、考察せよ。(1)と同じグラフ用紙に、グラフを書け。★★★

 
(4)
放射性物質について調べ、まとめ(考察・感想)よう。