ニャオニャオ21世紀

レトロゲーム(MSX、PCエンジン、ファミコン、メガドライブセガサターン)と、MSXのゲーム開発と、最新ゲーム(PS4、SWITCH)、身体(身体意識など)、ライフハック、電子工作ほか雑記を綴っています

以前アイデアを出した核融合発電が出来るのか計算をしてみます^^;

計算は全く出来ません^^;

もう致命的に(´・ω・`)

 

大学は病気で中退しましたが、一応理工学部(材料系)でした^^;

しかし、あまりに数学が出来なくて...

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まぁ、暇つぶしにやってみます(*´ω`*)

(ビールを飲みながらやっております^^;)

 

うーん、まずどうしましょうか〜

DT反応だと、反応すると14.1MeVのエネルギーがでます。

この場合は中性子の運動エネルギーみたいなものですかねぇ^^;

わからないですが(*´ェ`*)

 

14.1MeV ≒ 1.4 x 10^7 eVですか。

 

慣性静電閉じ込め核融合の一種なので、核融合炉に電流を流します。

電気を1Ws流したらどうなるか、考えてみます。

1Ws(ワット秒)の電力は1J(ジュール)

1Ws = 1J =6.24151 x 10^18 eVらしいです^^

 

ということはですよ、1Ws(6.24151x10^18eV)の電力を核融合炉に流したとき、

最低でも6.24151x10^18eVのエネルギーが発生していればプラマイゼロなはず。

(本当?)

 

まぁ実際には、ブランケットでお湯に変えて、タービンを回して

電気に変えるのでしょうから、アレですが、

最低でもこれだけのエネルギーが発生していないと話にならないはず。

 

核融合反応で発生した、中性子1個のエネルギーが

約1.4 x 10^7 eVなので、

6.24 x 10^18(eV)  ÷ 1.4 x 10^7(eV) ≒ 4.46 x 10^11(個)

(全部おおよそですのであしからず^^;)

 

4.46 x 10^11個以上の中性子が出ていなければ話にならない、のかな^^;

 

この論文から、

http://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2007_10/jspf2007_10-795.pdf

(引用: 慣性静電閉じ込め核融合研究の現状 吉 川 潔,山 本 靖,増 田 開,督 寿 之,高 松 輝 久,堀 田 栄 喜1),山 内 邦 仁1), 大西正視2),大 沢 穂 高2),代 谷 誠 治3),三 澤 毅3),高 橋 佳 之3),多 幾 山 憲4),久 保 美 和5) 京都大学エネルギー理工学研究所,1)東京工業大学大学院総合理工学研究科, 2)関西大学工学部,3)京都大学原子炉実験所,4)広島大学大学院工学研究科 5)日揮株式会社産業プロジェクト統括本部原子力・環境プロジェクト事業部)

2.1.2 静電ポテンシャルの時間挙動)

 

図6 中性子生成率のイオン電流依存度 の図より、

1Aあたりの中性子生成率は、1.0E x 08(n/s) ?くらい、ですか。

1.0E x 08というのは10^8個ですかね〜

 

コチラの論文では、

https://www.jst.go.jp/a-step/kadai/h27-2s1/pdf/report_hasegawa.pdf

(引用:研究課題名: 「慣性静電閉じ込め式可搬型コンパクト熱中性子源の開発」平成30年5月31日 プロジェクトリーダー 機関名:国立大学法人東京工業大学 氏 名:長谷川 純)

 

放電電圧150kV、放電電流100mAにおいて、10^9 (n/s)の中性子発生率が達成可能と

ありますので、慣性静電閉じ込め核融合というのは、

それくらいのものらしいですね。

最初の論文では、1Aで10^8個の中性子の発生率ということで良さそうですね^^

 

さきほど、

35kV、1Aで10^8個の中性子というのは...

35000Wsで10^8個の中性子なので、1Wsで、2857.14個になりますね。

最低でも1Wsで4.46 x 10^11(個) ≒ 4500億(個)の中性子が要るということだったので、

まぁ3000個  <  約450000000000個(4500億個)

 

 

n ∝ I ^2.5

(正確にはイオン電流)

400 mA 以下では中性子生成率は電流に比例するが,電流が増 大すると電流の 2.5乗に比例するスケーリングが得られる。

ということらしいです。

 

うーん。ということは、

比例だと、1Aで中性子が1だとしたら、10Aで中性子は10です。

2.5乗だということだと、1Aで中性子が1だと、10Aで10^2.5 ≒ 316.23でしょうか。

 

論文の図6をみると、イオン電流10Aだと、中性子は1.0E+10の少し上になっています。

1.0E+10は、10^10です。

100倍以上ということだから、上の計算の316倍であってますかね(*´ェ`*)

 

ふぅ。

 

上の、35kV、1Aで10^8個の中性子発生のときは、1Wsで3000個。

35kV、10Aだと316倍になるはずなので、10Wsでは948000個になりますかね(´・ω・(10Ws(6.24151x10^19eV) 要る。948000個 x 1.4 x 10^7 eV = 1.3272 x 10^13eしかない^^; 10Wsでは4.458x 10^12個必要です。4.5兆個。)

 

絶望的に中性子の数が足りません(T_T)

でもですよ、差は縮まってますよね!

 

こんなような計算で考えてみて、仮に

10万A流せるとしてみます。

1A -> 10万Aなので、10^6倍です。

1Aで中性子が1だったとき、10Aの中性子は、10Aの2.5乗で316倍でした。

10万Aでは中性子の数は10万の2.5乗でしょうか?

電卓で計算すると、316.23 x 10^12 ≒ 316000000000000(316兆倍)ですね!

 

さきほどの1Wsで中性子が3000個ということだったので、

10万Wsだと、316兆倍で、9.48 x 10^17個ですね。ホントかな?

10万Wsだと6.24151x10^18 x 10^6 ≒ 6.24 x 10^24(eV)、最低でも要ります。

 

9.48 x 10^17個の中性子がでていると、1.327 x 10^25(eV)のエネルギーが出ていることになります!

 

生成エネルギー: 1.327 x 10^25(eV)   >   最低限の目標: 6.24 x 10^24(eV)

 

おお!ついに最低条件をクリア!(*´艸`*)

うーん、コレ以上の計算はあまり意味がないので(そもそもメチャクチャですよね^^;)

割愛しますが、10万A以上電流を流すことができれば、

ひょっとするとひょっとするかもいうことだと思います^^

 

うぅ〜、本当でしょうか?(´・ω・`)

 

 

私は、カーボンナノチューブで使い捨ての炉を作ることを提唱していますが、

そもそもカーボンナノチューブって、電流はどれくらい流せるの?

ということです。

www.aist.go.jp

 

CNT銅複合材料の電流容量は600 x10^6 A/cm^2とあります。

1センチくらいの太さの電線なら、6億アンペアまでいけるということです(*´ェ`*)

 

これなら、10万アンペアも余裕ですよね!

 

ギリギリでトントンのエネルギー発生量では意味がありません。

核融合炉1基あたりでは、これくらいですが、

私のアイデアでは、この使い捨て(1000回とか)カーボンナノチューブ核融合炉を、

燃料であると見立てて、次から次へと、電極の間にはめ込みます。

 

お風呂を薪でお湯を沸かすときに、次々に薪を入れますよね!

あんな感じです^^

 

核融合発電も最後は、お湯を沸かして、その蒸気でタービンをまわします。

 

ITERが2兆円かかっているという話をどこかでみました。

磁場閉じ込め核融合発電設備は、最終的に5000億円くらいを想定しているそうです。

私の発電のアイデアは、カーボンナノチューブを使い捨てにします。

発電コストがかかるように思えますが、それ以外の機器(電極・ブランケット等)がかなり安く作ることが可能だと思います。

(ダイバータがいらないし...)

そうなってくるとトータル的にどうなるのかなぁなんて考えてます。

 

ITERなどは、膨大な中性子線を浴びれば

炉がボロボロになるという話をどこかで聞いたのですが、

その点からも使い捨てのカーボンナノチューブの炉というのは意味があると思います^^

(課題はブランケットの破損ですか...)

 

その使い捨ての炉が放射化する前に破棄すれば、

ブランケット以外の核廃棄物もでないはず...

(コストとの兼ね合いもあるのでアレですが^^;)

 

うーん、なんか出来そうな気がするんですけどねぇ〜^^;

どうでしょうか(´・ω・`)

計算、間違っているかな?(怖い^^;)

 

追伸:他のページでこのようなコメントを頂きました^^ありがとうございます。

>この方式では核融合が起きる前に電圧を掛けている段階で ガスの絶縁レベルを越えてしまい空中放電して電圧差が解消されてしまうのではないでしょうか?

 

このように返答させてもらいました。

>確かにそうですねぇ。燃料(重水素)にグロー放電?をさせて、ガスをプラズマ化した後に、陽イオンを中心の陰極に集中させます。通常の慣性静電閉じ込め核融合は、10万kV、1Aとかの電気を流すので、電位差の解消は起こらないのかもしれないですね〜^^; 仮に10万A流すと、それに応じた電圧にするか、または、陰極、陽極の形状を工夫するなりして、その問題を解決するといいかもしれません^^ (慣性静電閉じ込め核融合の電極は球状なので... まぁ工夫次第でなんとかなりそうです。詳しくは分かりませんけど^^;)

 

もう少し書きますと、そもそも、イオン電流を燃料ガスに流すというのは、

燃料ガスのプラズマ化をしているのだと思います。

電子が当たると、電離してプラズマ化します。

たくさん電子をぶつけてやれば、それだけの量のガスが

プラズマ化するのだと思います。

 

電位差がなくなるというのはその通りかもしれないですねぇ^^;

それならば、最初だけ高電流(プラズマ化のため)で徐々に電流を下げる(核融合のため)方法もあると思います。

(プラズマの状態をどれくらい維持できるのか知らないので実現可能かは分かりませんけど^^;)

 

そもそも、膨大なイオン電流がプラズマ化のためのものなら、少なめな電流を

360度すべての方向に飛ばすことでもOKなはずです。

どうでしょうか?


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