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もののしくみ研究室

2017年05月13日 06:00  学び~理科

期待の新技術~どのくらいの温度が必要なの?

前回と前々回は、核融合発電(かくゆうごうはつでん)という発電方法について。

『期待の新技術~いったいどんな発電方法?』
http://rakuto-toyota.jp/e405219.html
『期待の新技術~核融合発電って、どんな発電方法?』
http://rakuto-toyota.jp/e405228.html

今回は、その続き。

核融合発電を成功させようと思うと、水素原子を、プラズマの状態にしなければならない。

プラズマって、いったい何?

プラズマを知るためには、まずは「物質(ぶっしつ)の三態(さんたい)」について知っておかなければならない。
物質、つまり「もの」は、まわりの温度などの条件によって、その姿を変える。

例えば、水。

水は、びちゃびちゃで、形がない。
びちゃびちゃのこの状態を、液体(えきたい)という。

ふだんは液体の水も、冷凍庫で0度以下にひやしてあげると、かちんこちんの氷になる。
かちんこちんのこの状態を、固体(こたい)という。

今度は、水をやかんにいれて、ふっとうさせる。
ふつふつとふっとうしたやかんの中の水は、水蒸気(すいじょうき)に変身して、やかんの口から空気の中へ。
すかすかの水蒸気は、目に見ることさえできなくなってしまう。
すかすかのこの状態を、気体(きたい)という。

すべての物質は、水といっしょ。
周りの温度などによって、固体になったり、液体になったり、気体になったりする。

固体をあたためて液体にし、さらにあたためて気体にする。
それを、もっともっとあたためると・・・物質は、気体の状態を通り越して、プラズマという状態になる。
プラズマは、原子と電子がばらばらになっちゃった状態で、物質の4つ目の状態ともいわれている。

原子と電子について知りたい子は、こちらも見てね。

『光ってなにもの?~光はどうやって生まれるの?』
http://rakuto-toyota.jp/e366253.html


さて、原子と原子を合体させるには、まずはその原子をプラズマの状態にしないといけない。
そして、もっともっと温度を高くしてあげないと、核融合は成功しない。

どのくらいまで温度を上げたらいいかというと・・・

太陽では、水素原子がプラズマ状態になって、お互いに合体しているはず。
だったら、太陽と同じくらいの温度でいいのかな?

みんな、太陽の温度って、知ってる?
知らない子は、想像してみて。



・・・



太陽の表面温度は、およそ6000度。
しかし、原子と原子が合体する核融合がおこっているのは、太陽の表面ではなく中心のあたり。
ここの温度は、およそ1500万度だ。

ということは、水素原子をプラズマ状態にして、1500万度まで温度をあげれば、核融合発電ができるはずだ。
ところが、そんなに簡単なことではないらしい。

太陽は、とてつもなく重い。
その中心部では、とんでもない圧力(あつりょく)、つまりおさえつけられる力がかかっている。
これだけの圧力がかかっている場所では、そんなに温度を上げなくても、核融合をおこすことができる。

一方で、実験室の装置の中。
太陽みたいなすごい圧力をかけるわけにはいかない。
圧力が少ないかわりに、太陽よりももっともっと高い温度が必要になる。

どれくらいの温度が必要かというと、1億2000万度以上。
とんでもない温度が、必要となる。
そして、今回の記事。

『プラズマ温度 1億度以上達成』 朝日新聞

岐阜県土岐市(ときし)にある核融合科学研究所。
ここで、今年2017年3月から、水素をプラズマにして、さらに高温にする実験が行われていた。

そして、この4月。
その温度が、ついに1億度を超えたんだって。

いままでの最高記録は、9400万度。
これを大きく超えて、ついに大台のり。

これは、すごい。
これからも、実験がんばってほしいね。

写真は、九州大学にあるプラズマ実験炉(じっけんろ)QUEST。ウィキペディアより。




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