核分裂が発生すると、大量の熱エネルギーが放出されます。このエネルギーは、原子力発電などに利用されており、私たちの生活にも大きく関係しています。しかし、「なぜ核分裂で熱が生まれるのか？」という問いは、初学者には少し難しく感じられるかもしれません。この記事では、核分裂による熱エネルギーの発生原理を、結合エネルギーの観点からわかりやすく解説します。
核分裂とは何か？まずは基本から
核分裂とは、大きな原子核（例えばウラン235など）が中性子を受け取ることで、2つの小さな原子核に分裂する現象です。このとき、中性子・運動エネルギー・放射線などが放出されます。
この過程で発生するエネルギーは非常に大きく、1回の核分裂で放出されるエネルギーはおおよそ200MeV（メガ電子ボルト）にも達します。これは化学反応によるエネルギー（燃焼など）の数百万倍に相当します。
結合エネルギーとは？原子核をつなぐ“のり”のようなもの
結合エネルギーとは、原子核を構成する陽子や中性子（これを総称して「核子」と呼びます）がバラバラにならないようにするために必要なエネルギーのことです。つまり、核子を1つの原子核にまとめるために必要な“のり”のような力です。
このエネルギーは、原子核の種類によって異なり、小さい原子核のほうが1個の核子あたりの結合エネルギーが大きくなる傾向があります。これは「鉄あたりで結合エネルギーが最大になる」という原子核物理学の有名な法則に基づいています。
なぜ結合エネルギーの差が熱エネルギーになるのか？
ウラン235のような重い原子核が分裂すると、分裂してできた2つの原子核は、元のウランよりも核子あたりの結合エネルギーが高くなるため、差分のエネルギーが余剰として放出されます。
この放出されたエネルギーの一部は、分裂片（2つの小さな原子核）の運動エネルギーになります。これらの分裂片が原子同士にぶつかっていくことで、周囲の物質の分子運動が活発になり、結果として「熱エネルギー」が生じます。
熱エネルギーと熱運動はどう違うのか？
ここで疑問になるのが、「核分裂で生まれる熱エネルギー」と「熱運動による熱エネルギー」は違うのか？という点です。実は、最終的にはどちらも物質の分子や原子が激しく動くことで生じるエネルギーであり、物理的には同じ「熱エネルギー」です。
ただし、エネルギーの源が異なります。通常の熱（例：ストーブの熱）は化学反応によるエネルギーであり、核分裂の熱は原子核の変化によるものです。後者ははるかに強力で、少量の核物質でも大量の熱が発生する点が大きな違いです。
実例：原子力発電所での熱の使われ方
実際の原子力発電所では、この核分裂で得られる熱エネルギーを使って水を沸騰させ、蒸気タービンを回して電気を作っています。ウラン燃料の中で連鎖的に核分裂が進み、そのたびに発生する熱が炉心を温め、水を高温・高圧の蒸気に変えます。
この仕組みを見ると、核分裂で得られるエネルギーは単に理論上の話だけでなく、日常の電力供給にも直結している重要な現象であることが分かります。
まとめ：結合エネルギーの差が熱を生む仕組み
核分裂によって生じる熱エネルギーは、分裂前と後の原子核における「結合エネルギーの差」に由来します。この差が、運動エネルギーとして粒子に与えられ、それが周囲の物質に伝わることで「熱」として感じられるのです。
そしてこの熱は、最終的には分子レベルの運動によるものと変わらず、熱運動と同じ物理現象になります。核分裂は、目に見えない原子核の世界で起こる、とてもスケールの大きい“エネルギー変換”だと理解しておくと良いでしょう。
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