第76回 午後 問74

核融合反応 D+T→4He+n のQ値は、反応前後の静止質量差にc^2を掛けて求める。Q=[m(D)+m(T)−m(4He)−m(n)]×931.5 MeV/u。各質量(D=2.014、T=3.016、4He≈4.003、n≈1.009 Da)から質量差は約0.0187 uとなり、Q≈17〜18 MeVの発熱反応である。公式正答は+18に最も近い。

• × −18 MeVは吸熱を意味し符号が逆で、DT反応は発熱反応であるため誤り。
• × −5 MeVも吸熱を意味し、実際は大きな発熱反応で符号・大きさとも合わない。
• × 0 MeVは質量差がないことを意味し、明確な発熱反応であるDT反応には該当しない。
• × +5 MeVは発熱の符号は正しいが、Q値約17〜18 MeVを大きく下回る。
• ○ 質量差約0.0187 u×931.5≈17〜18 MeVの発熱反応で、+18に最も近い。