核融合反応
核融合反応とは、軽い原子核どうしが結合してより重い原子核を作り、その過程でエネルギーを放出する核反応です。太陽をはじめとする恒星のエネルギー源です。
やさしい定義(高校レベル)
Section titled “やさしい定義(高校レベル)”水素のような軽い原子核 2 つがくっついてヘリウムのような重い原子核になると、反応の前後でほんのわずかに質量が減ります。この減った質量がアインシュタインの式 に従って莫大なエネルギーに変わります。これが核融合です。ウランのような重い原子核が割れてエネルギーを出す核分裂とは、ちょうど逆向きの反応です。
主要な核融合反応(学部レベル以上)
Section titled “主要な核融合反応(学部レベル以上)”地上の核融合で最も実現しやすいのは重水素(D)と三重水素(T、トリチウム)の反応です。
エネルギーの 8 割を中性子が持ち去り、2 割をヘリウム原子核(アルファ粒子)が持ちます。ほかに次のような反応も研究されています。
D-T 反応が選ばれるのは、他の反応より 1 桁以上大きな反応率を、より低い温度で得られるからです。
反応を起こす条件
Section titled “反応を起こす条件”原子核はどちらも正の電荷を持ち反発し合うため、反応させるには 1 億度以上の高温と、十分なプラズマ密度、十分なエネルギー閉じ込め時間が必要です。この条件は ローソン条件 としてまとめられています。