核結合エネルギーとは

原子の核は中心核であり、1つまたは複数の陽子で構成され、水素の最も軽い形を除いて、中性子も同様です。 中性子に電荷はありませんが、何かがそれらを核から抜け出させないようにします。 さらに、核内のすべての陽子は正に帯電しています。 それらは互いに反発し、核を空にします—いくらかのエネルギーもこれを防ぎます。 定義により、これらすべての粒子を核内に保持するエネルギーは「核結合エネルギー」です。アインシュタインは物質とエネルギーを同等にする数学的関係を発見したため、E = mc ² 、Eはエネルギー、mは質量、cは光の速度—核結合エネルギーは比較的簡単に計算できます。

核内の質量は2つのソースから発生します。 1つは、各粒子が孤立していて、電荷や重力の相互作用がない場合に含まれる質量です。 2番目の質量源は、核結合エネルギーに直接起因する増加です。 これらの2つのソースは、方程式m _（t） = m _（fp） + m _{（nbf）を生成します} 。ここで、「t」は合計を表し、「fp」は自由粒子を表し、「nbf」は核結合力を表します。 負のエネルギーなどはないため、核結合エネルギーに起因する質量は正でなければならず、全核のエネルギーは中性子と陽子の合計より大きくなければなりません。

この形式の質量を元の方程式に挿入すると、核の全エネルギーはE _（t） = m _（t） c ^2になります。 この方程式を完全に展開すると、E _（t） =（m _（fp） + m _（nbf） ）c ^{2が得られ}ます。 これを乗算すると、E _（t） = m _（fp） c ² + m _（nbf） c ^{2が得られ}ます。 ここで、孤立した個々の粒子に起因するエネルギーを差し引くと、その方程式はE _（t） -E _（fp） =ΔE= m _（nbf） c ²に_減少します。ここで、ΔEは自由粒子のエネルギーを上回るエネルギーの増加です—核結合エネルギー。

核分裂、またはより小さな原子を生成するための原子核の分裂は、それぞれが独自の結合エネルギーを持ち、発電所の設計と運用にとって特に重要です。 開始原子の結合エネルギーから差し引かれた結果の原子の結合エネルギーは、建設的または破壊的に適用される正味収量を与えます。 この原子力エネルギーの建設的使用には、米国の全電力の約5分の1、フランスで使用される電力の4分の3以上を測定する電力の生産が含まれます。