核融合は太陽の内部で起こっているという漠然としたイメージを持っている人もいるのではないでしょうか。では具体的にどのような反応が起こっているのかを見ていきましょう。
青駒
物質は原子からできています。原子をさらに細かく見ていくと、原子核と電子に分けることができます。原子核をさらに細かく見ていくと、陽子と中性子からできています。陽子の数は原子の種類によって決まっていますが、陽子の数は同じでも中性子の数が異なるものがあります。これを互いに同位体と言います。水素原子にも同位体が存在し、中性子の数が1つのものを重水素、2つのものを3重水素と言います。太陽の内部ではこの重水素と3重水素が融合し、ヘリウムができる反応が起こっています。これを核融合反応と言います。この過程で膨大なエネルギーが放出されます。
緑駒
核融合は原子番号の小さい軽い原子同士が融合することによって起こります。そのため、水素原子以外の原子同士の核融合反応も存在します。核融合はより安定な原子構造へと変化する過程でエネルギー取り出す反応であるため、安定な原子ができるとそれ以上の核融合は起こせません。この安定な原子が鉄原子となります。そのため、恒星内の核融合反応によって鉄原子ができるとそれ以上の核融合は進まなくなります。
閑話休題
核融合反応は膨大なエネルギーを取り出せることから発電等の分野で注目されています。人工的に核融合反応を起こすことによってそれをエネルギー源として発電をしていこうという考えです。核分裂反応を使った原子力発電とは異なり、有害な放射性物質を出さないことや二酸化炭素を排出しないことなどのメリットから世界中で研究が進められています。我々が生活していくうえで身近な話題がゆえにエネルギー関連の研究はとても注目されています。興味のある人はぜひその道に進んでみてはいかがでしょうか。
SCIENCE IS ELEGANT
文理学院吉原校高等部理系担当 伴野















