核分裂（読み）かくぶんれつ（英語表記）nuclear fission

精選版 日本国語大辞典

かく‐ぶんれつ【核分裂】

〘名〙

① ウラン、プルトニウムなどの質量数の大きい、重い原子核が、多量のエネルギーを放出して、同じ程度の大きさの二個以上の核に分裂すること。一九三八年、ドイツのハーンとシュトラスマンが発見。原子核分裂。

② 生物学で、細胞分裂の際、細胞質の分裂に先行して核が二分することをいう。その様式によって有糸分裂と無糸分裂とに分ける。前者はその過程で染色体が現われ、紡錘体が形成される。後者は特殊な細胞に限ってみられ、染色体は形成されずに核が中央でくびれるようにして二分する。細胞核分裂。

出典　精選版 日本国語大辞典

デジタル大辞泉

かく‐ぶんれつ【核分裂】

１ ウラン・プルトニウムなどの重い原子核が、中性子などとの衝突によって同程度の質量の2個以上の原子核に分かれる現象。その際に大きなエネルギーを出す。同時に2、3個の中性子も発生するため、連鎖反応を起こす可能性をもつ。原子核分裂。核分裂反応。→核融合
２ 細胞分裂のとき、細胞質の分裂に先立って、核が二つに分かれる現象。通常は有糸分裂の形式をとるが、無糸分裂もある。細胞核分裂。
[類語]反応・化学反応・連鎖反応・化学変化・化成・化合・合成・核融合・核爆発

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

核分裂 (かくぶんれつ)
nuclear fission

ウラン，プルトニウム，トリウムなどの重い原子核で起こる核反応の一種で，これらの原子核がほぼ同じ大きさの二つの原子核に分裂する現象。原子核分裂ともいう。中性子，陽子，α粒子，光子などで原子核を励起すると分裂しやすいが，自然に分裂する場合もある。これを自発核分裂と呼ぶ。核分裂を起こす性質をもった物質を核分裂性物質，核分裂の結果生ずる原子核を核分裂破片，二つの核分裂破片の質量差がかなり大きい核分裂を非対称核分裂という。遅い中性子によって起こるウランの核分裂では，核分裂破片の質量比がほぼ95:140の場合がいちばん多い。

発見と研究の歴史

1938年O.ハーンは，F.シュトラスマンとともに，天然に存在するもっとも重い元素であるウラン（原子番号92）に中性子を照射し，その結果生ずる微量な反応生成物を注意深く化学分析して，ウランのほぼ半分の質量をもつバリウム（原子番号56）の存在をつきとめた。かつてのハーンの共同研究者L.マイトナーは，この実験結果を伝え聞くや，O.R.フリッシュとともに，この現象を，原子番号92のウランが原子番号56のバリウムと原子番号36のクリプトンに割れる核分裂として説明した。一方，J.F.ジョリオ・キュリーは，ウランの核分裂によって非常に速いバリウムが直接飛び出してくることを巧妙な実験で示した。これは核分裂の際に大きなエネルギーが放出されることを意味する。事実，核分裂破片の運動エネルギーは大きな放出エネルギーの大部分を占めているのである。ウランの原子核1個が分裂したときに放出されるエネルギーは約200MeVであるが，これは，例えば炭素原子1個が酸素分子1個と化学反応（すなわち炭素が燃焼）するときに放出されるエネルギー4eVの5000万倍である。ちなみにウラン1kgがすべて核分裂したときに発生するエネルギーは，良質の石炭約3000tが燃焼したときのエネルギーに匹敵する。核エネルギー，いわゆる原子力が重要なエネルギー源であることのもっとも大きな理由がここにある。しかし実際に動力としての利用が可能になったのは，核分裂の際に1個以上の中性子が放出されるためである。E.フェルミは1個のウラン核の分裂で平均2.5個の中性子が放出されることを確かめ，それらの中性子がまわりのウランを核分裂させれば連鎖的に反応が持続しうることを指摘した。そしてフェルミの指導のもとにシカゴ大学につくられた最初の原子炉で，42年12月核分裂の連鎖反応が初めて成功し，原子力利用の第1歩が踏み出された。その利用は現在，原子炉，原子爆弾，放射性同位元素の生産など多岐にわたっている。
→原子力

核分裂の条件

原子核は，ボーアの液滴模型が示すように，液滴に似た性質をもっていて，基底状態にある原子核から1個の核子（陽子と中性子の総称）を分離するのに必要な平均エネルギー，すなわち核子1個当りの結合エネルギー（比結合エネルギー）は，非常に軽い原子核を除き核の大きさによらずほぼ一定である。しかし鉄のあたりより重い原子核では，だんだん重くなって陽子数が増えるにつれ，陽子間のクーロン斥力のために比結合エネルギーは減少し，言い換えれば1個の核子がもつ平均エネルギーは増加する。そこで，一般に重い原子核が分裂して中ぐらいの二つの（基底状態の）原子核になれば，分裂前後の結合エネルギーの差を余分なエネルギーとして放出する。しかし実際に核分裂が容易に起こりエネルギー源として利用できるものはきわめて少数に限られる。それは次の理由による。すなわち，原子核が分裂するときには，まずレモン形に変形しはじめ，その変形があるところまで進むと，中央がどんどんくびれて二つに分かれると考えられる。しかし液滴模型によれば，基底状態付近の原子核は，液滴のようになるべく球形を保とうとする傾向があり，この傾向に打ち勝って原子核がある程度以上変形し簡単に二つに壊れるようにするためには，ある大きさE以上のエネルギーを外から供給しなければならないためである（量子力学的なトンネル効果のために，外からエネルギーを与えなくても自発核分裂するが，ウランでもこれによって半減するのに10¹⁶年もかかる）。Eが大きくてもわずかの核分裂を起こすことはできるが，実用的な規模で行えるのはEが小さい特別な場合である。エネルギーを与える実用的な方法は中性子を吸収させることで，これによって能率よく核分裂が起こるのは，トリウム232 ²³²Th，ウラン233 ²³³U，ウラン235 ²³⁵U，ウラン238 ²³⁸U，プルトニウム239 ²³⁹Puである。このうち，²³³U，²³⁵U，²³⁹Puは熱中性子（気体分子の熱運動エネルギー0.03eV程度のエネルギーをもつ遅い中性子）による分裂の確率はとくに大きく，²³⁸Uと²³²Thは速い中性子のみ有効である。

連鎖反応

原子核が中性子を吸収して分裂し，その際放出される中性子によって次々と別の原子核が連鎖的に分裂を起こすことを（核分裂）連鎖反応chain reactionという。ここでは熱中性子による²³⁵Uの核分裂連鎖反応を説明する。核分裂の際に放出される2～3個の中性子は平均約2MeVのエネルギーをもつ。これらの速い中性子を熱中性子に変えて次の²³⁵Uに核分裂を起こさせ，連鎖反応を持続させるためには，水などの減速材を用いて効率よく減速させるとともに，途中で他の原子核，とくに²³⁸U（天然ウランの99.3%を占める）による放射性捕獲で失われたり，外部へ漏れたりして，数が減り過ぎないようにしなければならない。これらの条件に沿って原子炉は設計されている。連鎖反応の進行速度を制御するには，熱中性子の放射性捕獲の確率が非常に大きいカドミウムなどの棒が使われる。
→原子核　→原子炉
執筆者：寺沢 徳雄

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

化学辞典 第2版

核分裂
カクブンレツ
nuclear fission

一つの原子核が複数の原子核に分裂する現象をいう．重い原子核でみられる．核分裂には自発核分裂と誘導核分裂の2種類がある．自発核分裂は放射性崩壊の一形態として一定の半減期で起こる．質量数の大きな核種 ²³⁵U，²³⁸U，²³⁹Pu，²⁵⁴Cf，²⁵⁶Fm などでみられる．このなかの ²³⁵U，²³⁸U，²³⁹Pu はα崩壊するが自発核分裂の割合は誘導核分裂に比べて非常に少なく，²⁵⁴Cf と ²⁵⁶Fm は自発核分裂がおもな崩壊形式である．誘導核分裂は，中性子あるいは陽子，α線などの荷電粒子の照射によって起こる．原子炉内で起こっているのは ²³⁵U の中性子捕獲による誘導核分裂である．²³⁵U がもっとも起こしやすい核分裂は，質量数約95と140の原子核に分かれる分裂である．1932年にO. Hahn(ハーン)らによって発見されたが，核分裂の際に放出されるエネルギーが150～200 MeV と莫大なところから，ただちにこのエネルギーを利用する原子爆弾や原子力発電の研究開発が進められた．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

核分裂
かくぶんれつ
nuclear fission

ウランやトリウムなどの重い原子核が，同程度の質量数をもつ2個以上の原子核に分裂する核反応。 1938年 O.ハーンと F.シュトラスマンが発見した。核分裂においては，非常に大きなエネルギーが放出される。代表的な核分裂は，ウランの同位体ウラン 235が熱中性子を捕獲して2個ないし3個の中性子を放出するとともに質量数 96と 140を中心とする2個の原子核に分裂する現象で，このとき2個の原子核の運動エネルギーとして解放されるエネルギーは約 200MeV に達する。放出中性子を他のウラン 235が捕獲すると核分裂が起り，次々に連鎖反応を引起す。この連鎖反応を一時に起すのが原子爆弾であり，制御しつつ進行させるのが原子炉である。核分裂で生成される原子核の多くは放射性で，β崩壊を2回ないし5回続けて安定な原子核となる。熱中性子のほかに低・高エネルギー中性子，重水素核，α粒子，γ線などにより原子番号 73以上の核種で核分裂が起ることがある。また通常の二体分裂の約 0.3%の割合で3個の原子核に分裂する三体分裂，約 0.03%の割合で4個に分裂する四体分裂が起る。粒子照射などによらない自発核分裂も起るが，その確率は一般にきわめて小さい。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

知恵蔵

核分裂

原子核がほぼ同じ大きさの2つの原子核(核分裂片)に分裂することをさす。ウラン(U)に中性子が衝突したときに起こる現象として最初に発見された。プルトニウム(PU)などでも起こり、これらを核分裂性物質という。核分裂すると、2〜3個の中性子が飛び出す。この中性子が次の核分裂を起こし、そこで生じた中性子がまた核分裂の引き金になる。そういうことが繰り返されるのが核分裂連鎖反応。ちょうど1個の中性子だけが連鎖反応を起こしていく状態が臨界。1個を超えると核分裂が急速に増える。核燃料工場などで起こると臨界事故になる。原子炉は、臨界状態を保つように制御されている。核分裂では化学反応とはけた違いのエネルギーが放出され、1gのウランの核分裂は石炭3tが燃えた場合に相当する。臨界が起こる最少量が臨界量で、形や不純物の割合で大きく変わる。球形の金属ウランでは約15kg、金属PU239は数kgといわれている。

(渥美好司 朝日新聞記者 ／ 2008年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」

栄養・生化学辞典

核分裂

　(1) 体細胞分裂や減数分裂の際の細胞核の分裂．(2) 原子核の分裂．

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内の核分裂の言及

【核反応】より

…38年O.ハーンとF.シュトラスマンは，原子番号92のウランに中性子を衝突させて得られる反応生成物の中に，原子番号56のバリウムがあることを発見した。これはウランの原子核がほぼ真二つに壊れる核分裂という新現象を示すもので，核エネルギー，いわゆる原子力利用の重要な鍵となった。同じころH.A.ベーテらは，太陽や他の恒星のエネルギーの根源が核反応であることを明らかにした(恒星)。…

【原子核】より

…
［原子核物理学の発達］
　この分野の研究は，その後続々と発見された新しい粒子と，その間の相互作用を扱う素粒子物理学と原子核そのものを研究対象とする原子核物理学とに分かれ，後者では，原子核のさまざまな性質を核力から出発して説明しようとする基礎論と，比較的簡単な模型(原子核模型)によって観測されている事実を系統的に記述しようとする現象論とが並行して発達した。原子核模型としては，まず，原子核の核子密度や核子当りの結合エネルギーが質量数にあまり依存しないという飽和性から，原子核を液滴で近似する液滴模型が提唱され，この模型は原子核のおおまかな性質を説明するのに成功すると同時に，核分裂過程，原子核の集団運動，さらには最近の重い原子核どうしの衝突などを記述する模型の出発点となっている。一方，陽子数または中性子数が魔法数と呼ばれる特別の数となる原子核は安定であることや原子核のスピンを説明するために，原子で成功した殻模型がM.G.メイヤー，H.D.イェンゼンによって導入された。…

【マイトナー】より

…38年7月，ナチスの迫害からのがれるためドイツを脱出し，オランダ，デンマークを経てスウェーデンに亡命した。ドイツで実験を継続していたハーンから，ウランに中性子を照射したときの生成物中に放射性のバリウムが検出(1938)されたとの知らせを受けると，甥のフリッシュOtto Robert Frisch(1904‐79)とともにバリウム生成を解明するために，N.ボーアによって提唱されていた原子核の液滴モデルを使用して39年核分裂の概念を提出した。第2次世界大戦中は，原爆開発研究への参加要請を拒否してノーベル研究所で働き，47年に退職した。…

※「核分裂」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」