「核分裂」はこの項目へ転送されています。細胞核分裂については「有糸分裂」、「無糸分裂」をご覧ください。
放射性崩壊
核分裂反応
その他の崩壊
二重ベータ崩壊 ・ 二重電子捕獲 ・ 内部転換 ・ 核異性体転移 ・ クラスタ崩壊 ・ 自発核分裂
捕獲
電子捕獲 ・ 陽子捕獲 ・ 中性子捕獲
R ・ S ・ P ・ Rp
高エネルギー反応
核破砕反応 ・ 宇宙線による核破砕 ・ 光分解
科学者
ベクレル ・ ベーテ ・ キュリー ・ フェルミ ・ ラザフォード ・ バーバー
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表
話
編
歴
核分裂反応（かくぶんれつはんのう、英: nuclear fission）とは、原子核が分裂して同程度の大きさの原子核に分かれること。核分裂または原子核分裂ともいう。1938年に、オットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンらが天然ウランに低速中性子(slow neutron)を照射し、反応生成物にバリウムの同位体を発見した。この結果をリーゼ・マイトナーとオットー・ロベルト・フリッシュらがウランの核分裂反応であると解釈し、fission（核分裂）の語を当てた[1]。 核分裂反応は主に以下の原因で発生する。 前者の例としてウラン235など、後者の例としてはプルトニウム240などが挙げられる。 なお、原子核の分裂を伴う核反応としてヘリウム核（アルファ粒子）や陽子などを放出するものが知られているが、これらは荷電粒子放出反応
概要
核分裂しやすい核種（核分裂性物質）に中性子が衝突する（誘導核分裂）
超ウラン元素などの不安定な原子核が自発的に分裂する（自発核分裂）
核分裂反応では主に、中性子・熱エネルギー（崩壊熱）・核分裂生成物が生成される。
この中性子が別の核分裂性物質の原子核に吸収されると連鎖反応が起き、次々発熱反応を伴う核分裂反応が起きる。このことにより、連鎖反応で一度に大量の熱エネルギーを生成する事ができる。原子力発電や原子爆弾はこの連鎖反応を応用したものである。
ウラン235の核分裂反応ウラン235の核分裂反応の一例。中性子を吸収したウラン235がクリプトン92とバリウム141に分裂し、中性子が放出される。
核分裂反応の特に有名な例としてウラン235の核分裂反応が挙げられる。ウラン鉱で産出する天然ウランには、核分裂しやすいウラン235とほとんど核分裂しないウラン234、ウラン238が含まれている。ウラン235が中性子を吸収すると、原子核が不安定になり、エネルギーを放出して二つの原子核と幾つかの高速中性子への分裂 235 U + n → 95 Y + 139 I + 2 n {\displaystyle {}^{235}{\rm {U}}+{\rm {n}}\rightarrow {}^{95}{\rm {Y}}+{}^{139}{\rm {I}}+2{\rm {n}}}
が起きる[注釈 1]。この反応ではイットリウム95 とヨウ素139 が生成されるが、上式で元素記号の左肩に示した質量数は原子核の中に存在する陽子と中性子の和であり、反応の前後において質量数は保存される[3]。
しかし、質量数はあくまで陽子と中性子の総和であって質量ではなく、実際の原子核の質量は一般に質量数である陽子と中性子の質量の総和よりも小さい。この質量差を質量欠損と呼び、原子核内部の結合エネルギーに相当する。質量欠損と結合エネルギーの関係式は、質量とエネルギーの関係式E=mc2（特殊相対性理論）で表される。よって、原子が核分裂を起こすとこの質量の差に相当するエネルギーが外部に放出される。
上記ウラン235の核分裂反応で放出されるエネルギーはウラン原子一つあたり約3.2×10-11 J となる。アボガドロ定数をNA 、質量数をA として、ウラン235 1グラムあたりに含まれる原子数は N A A = 6.02 × 10 23 m o l − 1 235 g / m o l = 2.56 × 10 21 g − 1 {\displaystyle {\frac {N_{A}}{A}}={\frac {6.02\times 10^{23}\;\mathrm {mol} ^{-1}}{235\;\mathrm {g/mol} }}=2.56\times 10^{21}\;\mathrm {g} ^{-1}}
