核融合反応D ＋T →⁴He ＋n による核反応のQ 値［MeV］に最も近いのは…
核融合反応D ＋T →⁴He ＋n による核反応のQ 値［MeV］に最も近いのはどれか。ただし、それぞれの粒子の静止質量をD は2.014 Da、T は3.016 Da、⁴He は4.002Da、n は1.009 Da とし統一原子質量単位1 Da ＝930 MeV とする。
- ⑴ －18－18MeVは符号が逆で、吸熱反応であることを意味します。質量の引く向きを取り違えた場合の値です。
- ⑵ －5－5MeVは計算値と一致せず、符号も逆です。反応前後の質量の差は0.019Daです。
- ⑶ 00MeVでは質量差がないことになりますが、実際には0.019Daの差があり、これがエネルギーとして放出されます。
- ⑷ 55MeVは計算値の約1/3で、質量差の桁を取り違えた場合の値です。0.019×930≒17.7MeVが正しい計算です。
- ⑸ 18（5.030－5.011）×930＝0.019×930≒17.7MeVとなり、最も近い値は18MeVです。正の値なので発熱反応です。
解説
正解は⑸です。Q値は反応前の静止質量の和から反応後の静止質量の和を引き、それにエネルギー換算をしたものです。反応前は2.014＋3.016＝5.030Da、反応後は4.002＋1.009＝5.011Daですから、質量差は5.030－5.011＝0.019Daとなります。これに1Da＝930MeVを掛けると0.019×930≒17.7MeVとなり、最も近い値は18MeVです。Q値が正なのでこの反応は発熱反応であり、核融合がエネルギーを生み出す反応であることと一致します。
出典：厚生労働省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/iryou/topics/tp240424-06.html）を加工して作成