CROSSROADS×Nagasaki  -クロスロード×長崎-

異国文化が交差した長崎を科学と情熱で探究

原子爆弾を軽~く科学する 1

昨今の半島情勢を鑑み、ココは一番の懸念事項である「核爆弾」について知れるだけ知っておこう、という趣旨で今回は書きます。一応、感情論は抜きにして、物理的な破壊力についてまずは触れたいと企んでます。

唯一核爆弾を落とされた国:日本。そして、広島・長崎。何も知らないのはやっぱよくありません。

では、スタートします!!


「マンハッタン計画」、知ってますか?

1942年、アメリカで進められた計画の名称です。これで3つの原子爆弾が作られました。一つがウラニウム型、あとの二つはプルトニウム型。つまり、ウラニウム型が広島に投下された、通称「リトルボーイ」。プルトニウム型の通称「ファットマン」が長崎に投下されました。

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<広島 ウラニウム型「リトルボーイ」>

Fat_man.jpg
<長崎 プルトニウム型「ファットマン」>


実はプルトニウム型の残りの一つは、日本に投下される直前の1945年7月16日、アメリカのニューメキシコ州アラモゴードのトリニティ実験場で、人類史上初の核実験に使用されたのです。したがって、日本に落とされるひと月前にはその凄まじい破壊力を、アメリカはすでに十分知っていたということになります。

この二種類の原子爆弾がどんな違いがあって、どんな破壊力なのか?なかなか具体的に知ることは難しいでしょう。長崎や広島の人でも知らない人が結構いると思うので、今回はより分かりやすく説明してみます!

・・・ただ、1000K(キロ)=1M(メガ)、1000M=1G(ギガ)、1000G=1T(テラ)は覚えておきましょう:(;゙゚'ω゚'):
○○丼の「メガ盛り」、ってメニュー。普通に考えるとキロの1000倍になっちゃいますが(笑)

さて、広島に落とされた原子爆弾であるウラニウム型の「リトルボーイ」。核分裂という物理現象を利用した爆弾です。核分裂とは何かというと、例えば水はH2Oというのは知っていますよね?これは原子ではなく、分子と言います。H(水素)が2個、O(酸素)が1個くっついている状態が水です。HやOといった物質の最小単位が原子です。ウラニウム型の元素がウランの同位体で「ウラン235」と言いますが、これが核分裂の連鎖反応をおこすという性質を利用して作られたのがウラニウム型の原子爆弾です。ウラン235の原子核は中性子を吸収すると2つに分裂するのですが、この時元の質量より少し減るのです。この減った分が光・熱エネルギーとして放出されます。この光・熱エネルギーが原子爆弾の威力となります。

ただ、この核分裂反応はかなり大きな熱エネルギーを発生させますが、分量はごくわずかなものでしかありません。しかも、広島のウラニウム型原子爆弾は失敗し、全てが反応しませんでした。

E=mc2(2乗)」という公式、見たことがあるでしょう。

アルバート=アインシュタインによる有名なエネルギーの公式です。
このEはエネルギー、mが質量、cは光速(毎秒30万キロメートル)を表しています。我々が普段使っているエネルギーというのは、物質の質量に光の速さの2乗をかけたものに相当する、というものです。

この公式を使っていろいろ計算してみましょう。…と、計算式を書けばまた非難が集中するので結論から言えば、1gの質量エネルギーが約90TJ(テラジュール)、TNT爆薬換算で1トンの熱エネルギーが約4.184GJ(ギガジュール)となります。

例えば、核分裂反応の際に、1gの物質が消失すると約22キロトンのエネルギーが出ることになります。東京ドーム全てに水を張ると124万立方メートルの水が入ります。
22キロトンのエネルギーを得るのに1gだから、東京ドームの中に全て入っている水が0℃から100℃まで沸騰するのに必要な質量はたったの6gほど。つまり、1円玉6枚あれば、東京ドームの水全てを沸騰させてしまうほどの恐ろしいエネルギーなのです。


核分裂を起こすと元の質量より少し減る、と先ほど言いましたよね?

広島のウラニウム型「リトルボーイ」を約15キロトン、長崎のプルトニウム型「ファットマン」は約21キロトンと仮定して前者は0.68g、後者は約0.95gがこの世から消滅した換算になります。たったこれだけの質量がこの世から無くなっただけで、広島だと約14万人、長崎は約7万4千人の方が一瞬で命を奪われました。

また、核分裂反応より凄まじいエネルギーが「核融合反応」です。これは太陽が燃えているエネルギーとしても知られていますね。次回は次の小難しそうな図を用いて、核分裂と核融合反応の違いとその威力を、出来るだけ早めにUPします。

number of nucleons

次回
■原子爆弾を軽~く科学する 2



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