核分裂性同位体と核分裂性同位体の決定的な違いは、核分裂性同位体は核分裂反応を起こすことができる物質であり、核分裂性同位体は核分裂性同位体に転換できる物質であることだ。

核分裂性同位元素と受胎可能な同位元素は核化学の範疇に属する。中性子数が異なり、原子核の陽子数が同じ原子（同位体）の2種類を定義しており、放射性物質である。核反応には、大きく分けて核分裂反応と核融合反応の2種類があります。これらの核分裂同位体や受胎可能な同位体は、核分裂反応に有用である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 核分裂性同位体とは 3. 肥沃性同位体とは 4. 横並び比較 - 核分裂性同位体と肥沃性同位体の表形式 5. まとめ

核分裂性同位体は何ですか？

核分裂性同位元素とは、核分裂反応を起こすことができる原子のことである。これらは核分裂性物質とも呼ばれる。核分裂性物質としては、ウラン235、プルトニウム239、ウラン233が知られているが、このうち天然に存在するのはウラン235のみで、他の2つはそれぞれウラン238とトリウム232から作られる合成化学物質である。

図01：プルトニウムの同位体

ウラン235は、陽子92個と中性子143個からなる化学元素ウランの同位体である。ウランの化学記号は23592Uで、天然でのウラン235の存在比は約0.72%である。この同位体の質量は約235.043amuです。

プルトニウムは、原子番号94、記号プルトニウムの人工の化学元素である。周期表では、プルトニウムはfブロック元素のアクチノイド系に含まれる。室温、大気圧では固体状態である。この元素の電子集団は [Rn]5f67s2 と計算でき、f 軌道に6個の電子を持つことになる。

肥沃な同位体は何ですか？

転換性同位元素とは、核分裂性同位元素に転換可能な原子のこと。この肥沃な同位体は、エネルギーの低い中性子を持っているため、自分では核分裂できない。核分裂性同位元素に変換して初めて核分裂する。一般的な天然由来の肥沃な同位体としては、トリウム232とウラン238がある。

図02：肥沃な同位体から核分裂性同位体への転換

原子炉での照射により、肥沃な同位体は核分裂性同位体に変換される。ここで、中性子がこれらの同位体に結合し、核分裂を起こす。この変換の後、新たに形成された核分裂性物質は、放射性崩壊を起こす可能性がある。トリウム232とウラン238が核分裂性同位体に変換されると、それぞれプルトニウム239とウラン233になる。

核分裂性と肥沃な同位体の違い

核分裂性同位体と不妊性同位体の決定的な違いは、核分裂性同位体は核分裂反応を起こすことができる物質であり、不妊性同位体は核分裂性同位体に変換することができる物質であるということである。また、核分裂しやすい同位体は直接核分裂反応を起こすことができるが、核分裂しやすい同位体は直接核分裂を起こすことができない。核分裂性同位体としては、ウラン235、プルトニウム239、ウラン233が、核分裂性同位体としては、トリウム232、ウラン238が例示される。

下の表は、核分裂性同位体と不妊性同位体の違いをまとめたものである。

概要 - 核分裂性 vs. 肥沃な同位体

核分裂性同位元素と肥沃性同位元素は、主に核化学の分野で使用される。核分裂性同位体と不妊性同位体の決定的な違いは、核分裂性同位体は核分裂反応を起こすことができる物質であり、不妊性同位体は核分裂性同位体に変換することができる物質であるということである。

引用

1 "Fissile material", Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, 30 July 2015, 2 "Fertile" Fertile-Energy Education, iii."肥沃な素材"、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019年11月25日。