原子核

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🛡️ 原子核 のまとめ

原子核の構造と安定性 ⚛️

  • 核半径 $R$:質量数 $A$ の $1/3$ 乗に比例($R = r_0 A^{1/3}$)
  • 体積と密度:体積は $A$ に比例するため、密度は $A$ によらず ほぼ一定
  • 魔法数:2, 8, 20, 28, 50, 82, 126(この数だと非常に安定)
  • 最も安定な核鉄 ($^{56}\text{Fe}$)(1核子あたりの結合エネルギーが最大)

核種の分類 💡

  • 同位体陽子数 $Z$ が同じ。化学的性質が等しいため分離が難しい
  • 核異性体:$Z, A, N$ がすべて同じで、エネルギー状態だけが異なる(メタステーブル $m$ など)
  • 結合エネルギー質量欠損 $\Delta m$ に由来する($E = \Delta m c^2$)

※以下の国家試験問題・選択肢は学習支援を目的として引用しています。問題文および選択肢の著作権は厚生労働省に帰属します。解説・補足・分野分類・関連知識の整理は当サイトが独自に作成しています。

問 70 [放射線物理学]
原子核で正しいのはどれか。
1.半径は質量数に比例する。
2.核子はクォーク 2 個からなる。
3.陽子数が魔法数では不安定となる。
4.原子番号が大きいと中性子過剰で安定となる。
5.強い相互作用に基づく核力は核子間距離に反比例する。
問 70 [放射線物理学]
原子核で正しいのはどれか。
1.核力は陽子と中性子間には生じない。
2.原子核の体積は質量数に反比例する。
3.質量欠損と結合エネルギーは関係しない。
4.液滴模型は原子核モデルとして用いられる。
5.Coulomb[クーロン]力は原子核の安定性に関係しない。
問 70 [放射線物理学]
陽子数、中性子数および質量数は等しいが、原子核のエネルギー準位の異なる核種はどれか。
1.同位体
2.同重体
3.同余体
4.核異性体
5.同中性子体
問 61 [放射線物理学]
同中性子体の関係にある組合せで正しいのはどれか。
1.$^{12}C $——— $^{16}O$
2.$^{13}C $——— $^{14}C$
3.$^{14}N $——— $^{14}C$
4.$^{15}N $——— $^{16}O$
5.$^{16}O $———$ ^{16}N$
問 70 [放射線物理学]
安定な原子核で質量数とおよそ比例関係にあるのはどれか。
1.体 積
2.半 径
3.密 度
4.中性子過剰数
5.核子結合エネルギー
問 70 [放射線物理学]
核子1個当たりの平均結合エネルギーが最も大きいのはどれか。
1.$^{4}He$
2.$^{12}C$
3.$^{24}Mg$
4.$^{56}Fe$
5.$^{226}Ra$
問 70 [放射線物理学]
核子当たりの平均結合エネルギーが最も大きいのはどれか。
1.$^{4}He$
2.$^{12}C$
3.$^{56}Fe$
4.$^{208}Pb$
5.$^{238}U$
問 70 [放射線物理学]
重水素の質量欠損に等価なエネルギー[MeV]に最も近いのはどれか。ただし、中性の重水素原子、陽子、中性子、電子の質量をそれぞれ 2.0141 u、1.0073 u、1.0087 u、0.0005 u とする。また、u は統一原子質量単位で、1 uと等価なエネルギーを 931.5 MeV とする。
1.1.1
2.2.2
3.3.3
4.4.4
5.5.5
問 74 [放射線物理学]
核融合反応 $D + T → ^{4}He + n $による核反応の Q 値[MeV]に最も近いのはどれか。ただし、それぞれの粒子の静止質量を D は 2.014 Da、T は 3.016 Da、$^{4}He$ は4.002 Da、n は 1.009 Da とし統一原子質量単位 1 Da = 930 MeV とする。
1.-18
2. -5
3.  0
4.  5
5. 18
問 60 [放射線物理学]
$^{235}U$ の核分裂生成物で収率が最も高いのはどれか。
1.$^{14}C$
2.$^{40}K$
3.$^{137}Cs$
4.$^{177}Lu$
5.$^{226}Ra$