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原子核

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1: 2015/06/07(日) 04:04:59.75 ID:???*.net
2015.6.6 06:47 SANKEI Biz
http://www.sankeibiz.jp/compliance/news/150606/cpd1506060500003-n1.htm

太陽で起きている核融合反応を再現し、原発に代わる次世代エネルギーに-。
そんな研究が茨城県那珂(なか)市で進められている。

実現すれば、海水から燃料が取れ、高レベル放射性廃棄物を出さずに膨大なエネルギーが得られるとされる。
だが、発電所を1基建設するのに数兆円といわれる高コストということもあり、研究には期待と疑問の声が上がる。

那珂市の日本原子力研究開発機構那珂核融合研究所によると、核融合とは軽い原子核同士がくっつき、重い原子核に変わること。
その際に膨大なエネルギーが生じる。

発電する核融合炉では、電子レンジのように電磁波を炉内に当てることで、燃料の重水素と三重水素(トリチウム)を1億度以上に加熱、高速で原子核が飛び交うプラズマ状態を作り出す。

原子核同士が衝突、融合することで、より重いヘリウムと中性子が生じ、その中性子を利用しエネルギーを発生させる仕組み。
核融合発電の利点について、同研究所の鎌田裕博士は「燃料の重水素と、トリチウムを作るのに必要なリチウムは海水から取れる。

燃料1グラムから石油8トン分のエネルギーを取り出せ、原発と同規模の発電ができる」と話す。
またウランを使わないため、数万年の隔離を必要とする高レベル放射性廃棄物が発生しない。

続きはソースで

01

【用語解説】核融合発電
1940年代から各国で研究を始め、80年代から国際研究計画がスタート。
日本、EU(欧州連合)とほか5カ国が、総事業費約2兆6000億円をかけ国際熱核融合実験炉(ITER)をフランスに建設しており、2020年代の完成を予定する。
ITERと茨城県那珂市に建設中の実験装置「JT-60SA」の実験結果を基に、各国が原型炉、商業炉の建設を目指す。

引用元: 【社会】次世代エネルギー「核融合発電」 廃棄物なし、建設費数兆円[06/06]

次世代エネルギー「核融合発電」 廃棄物なし、建設費数兆円の続きを読む

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1: 2015/03/24(火) 01:13:52.46 ID:???.net
掲載日:2015年3月23日
http://www.zaikei.co.jp/article/20150323/241715.html

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 名古屋大学の森島邦博特任助教らによる研究グループは、東芝と共同で、原子核乾板を用いた宇宙線ミュー粒子の測定によって、東京電力福島第一原子力発電所2号機の原子炉内部を透視することに成功した。

 原子炉内の状況の把握は溶融燃料取り出しや廃炉に寄与するが、直接内部を観測することは難しく、未だに内部イメージは得られていない。ミュー粒子は、岩盤1kmでも透過するような非常に高い透過力を持つ素粒子で、大型構造物の周辺にミュー粒子検出器を設置し、構造物を通過して来たミュー粒子の飛来方向分布を計測する事で、X線写真のようにミュー粒子の飛来経路中に存在する質量を推定する事ができる。

続きはソースで

 なお、この内容は3月22日の物理学会で報告された。

<画像>
ミュー粒子を利用した原子核乾板による投資結果を示す図(名古屋大学の発表資料より)
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015032314211190big.jpg

<参照>
名古屋大学が㈱東芝と共同で、福島第一原子力発電所2号機原子炉内部の宇宙線ミュー粒子による透視に成功
http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150320_esi.pdf


引用元: 【素粒子物理】名大、宇宙線ミュー粒子で福島第一原発の中を透視することに成功

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1: 2015/03/12(木) 02:30:13.09 ID:???.net
掲載日:2015年3月11日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/11/131/

no title


 極めて強力なレーザー光で、電子をまとわない「裸」イオン状態の鉄の原子核を作り出し、その原子核を光の1/5の速さに一気に加速することに、日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究センター(京都府木津川市)の西内満美子(にしうち まみこ)研究副主幹と榊泰直(さかき ひろなお)研究副主幹らが世界で初めて成功した。

 実験室内で生成できても短時間ですぐに壊れるため、取り出すことが難しい原子核の詳細な研究・分析に新しい道を開いた。既存の加速器技術と融合させて、物理学の新分野を開拓する画期的な成果といえる。神戸大学、九州大学、大阪大学、ロシア合同高温研究所との共同研究で、3月9日付の米物理学会誌Physics of Plasmasに発表した。

 強いレーザー光を物質に照射すると、物質中の原子は、瞬時にプラズマ化し、電子を全く持たない「裸」イオン状態か、「裸」イオンに近い状態になる。同時に、プラズマ中に生じる強い電場で、一気に加速されて物質から引き出されると考えられていた。しかし、実験例はなかった。今回、研究チームは、ポリイミド膜を用いた新型検出器と精密なX線分光を組み合わせて、電気の力で粒子を加速する大型の重元素加速器と同じように、光で「裸」の鉄原子核を加速して取り出すことができることを世界で初めて実証した。

 量子ビーム応用研究センターには、世界最高強度のレーザー光を瞬間的に発生できる装置がある。直径1ミクロン(1ミクロンは1000分の1ミリ)のごく狭い領域に、極めて短い時間、集中的にレーザー光を絞り込み、1兆キロワット近くのレーザーを出せるようになっている。研究グループはこのプラズマ光を薄膜に照射し、ほぼすべての電子がはぎ取られた鉄原子核の「裸」イオンがビームとなって飛び出してくるのを、5センチ離れた検出器で捉えた。この鉄原子核の速度は光速の1/5にまで達していたことも測定した。

 成功のポイントは、ここでしか出せない強力なレーザー光に加えて、薄膜標的(0.5%の鉄を含むアルミニウム薄膜)の設計、重いイオンの検出器導入、X線結晶分光器による鉄原子核の裸イオン状態の計測が有効だったという。重元素を加速するのには大型加速器が現在必要だが、このレーザー新技術は、非常に小さな領域からほぼ「裸」のイオンを高エネルギーに加速できるので、装置の小型化が実現する。

続きはソースで

<画像> 
図1. 鉄を仕込んだ標的に高い光強度のレーザーを照射し、ほぼ「裸」イオン状態の鉄の原子核を高エネルギーに加速して取り出した実験の概略。鉄の原子核のエネルギーは新型の固体飛跡検出器で計測し、その鉄イオンがほぼ「裸」イオン状態(原子核)であることはX線の検出器で確認した。(提供:日本原子力研究開発機構) 
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/11/131/images/001l.jpg 

図2. 重い原子核にのみ感度のある固体飛跡検出器の一種のポリイミド。a)ポリイミドの写真。実験では、7㎝四方の極薄フィルムを複数枚重ねて使用。b)ポリイミドの表面を顕微鏡で計測した様子。多くの黒い穴は鉄の原子核がポリイミドに打ち込まれてできた穴。c)表面の顕微鏡計測で、わかりやすいように鉄による黒い穴が少ない領域を拡大して表示。(提供:日本原子力研究開発機構) 
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/11/131/images/002l.jpg 

図3. X線結晶分光器で計測されたレーザー生成プラズマからのX線。鉄の原子核の周りに電子が1つと2つ存在するほぼ「裸」状態のイオンからの信号が計測された。(提供:日本原子力研究開発機構) 
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/11/131/images/003l.jpg 

<参照> 
光で鉄の原子核を一気に加速-光は天体現象や元素合成過程の解明に迫る新しい手段となるか?-|日本原子力研究開発機構:プレス発表 
http://www.jaea.go.jp/02/press2014/p15031001/
 

引用元: 【原子核物理】光で鉄の原子核を光速の1/5まで加速に成功 - JAEAなど

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1: 2015/01/20(火) 04:54:21.00 ID:???0.net
2015/1/20 1:00

 恒星が寿命を終える際の「超新星爆発」と同じような衝撃波をつくるのに必要な強い磁場を発生させることに成功したと、大阪大など日米欧のチームが19日付の英科学誌ネイチャーフィジックス電子版に発表した。
衝撃波が関わってできるとされる宇宙線の仕組み解明を目指す。

 大阪大の高部英明教授(プラズマ物理学)によると、超新星爆発では秒速2千~3千キロでプラズマが噴き出し、宇宙空間に広がるプラズマの中を伝わり衝撃波ができる。
プラズマは、原子をつくる原子核と電子が超高温でバラバラになり飛び回っている状態。

(記事の続きや関連情報はリンク先で)
引用元:日本経済新聞 http://www.nikkei.com/article/DGXLASDG19HER_Z10C15A1000000/

引用元: 【科学】 超新星爆発と同じ衝撃波、阪大など磁場発生成功 [日経新聞]

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1: 2014/12/04(木) 13:29:55.59 ID:???.net
Yahoo!ニュース - 次世代発電「核融合炉」 日仏で施設建設が本格化、5年後に実験もコスト課題 (産経新聞)
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20141201-00000556-san-sctch


 原子核同士を融合させて巨大なエネルギーを取り出す核融合炉の実験施設の建設が、日本とフランスで本格化している。核融合炉は輝く太陽と同じ原理のため「地上の太陽」とも呼ばれ、環境にやさしく安全な次世代発電と期待されており、2040年代に原型炉の運転開始を目指して技術の検証を行う。(伊藤壽一郎)

 ◆茨城に新装置

 日本原子力研究開発機構は今年5月、茨城県那珂市の那珂核融合研究所で、欧州連合(EU)と共同で建設している核融合実験装置「JT-60SA」の心臓部の組み立てを開始した。

 直径約10メートル、高さ6・6メートルの円筒形で内部にドーナツ状の空間があり、真空容器と呼ばれる。来年夏に組み立てを終了し、2018年に装置全体が完成。翌年から容器に燃料を入れ、運転を始める。

 核融合炉の燃料は本来、水素の同位体の重水素と三重水素を使う。これらを1億度以上に加熱すると、原子核と電子がバラバラに飛び回る「プラズマ」という状態になる。

 プラズマは、容器の外側に並べた超電導磁石の強い磁力線の殻で閉じ込め密度を高めると、超高温で運動が活発になった重水素と三重水素の原子核が毎秒1千キロの超高速で衝突して融合。大きなエネルギーを持つ中性子と安定した物質のヘリウムに変化する。

 プラズマの状態確認が主目的のJT-60SAは燃料に重水素だけを使うが、重水素同士の衝突で三重水素が少量発生するため、核融合反応も確認できる。
同研究所の栗原研一副所長は「実用化に向けては、超高温で高密度のプラズマを安定的に長時間維持することが重要。その制御技術を確立していく」と話す。

 ◆40年代に原型炉

 JT-60SAの技術を踏まえ、エネルギーの発生実験を行うのが国際熱核融合実験炉「ITER(イーター)」だ。EUと日本のほか米国、ロシア、韓国、中国、インドの国際協力により、フランス南部のカダラッシュで建設が進んでいる。

 07年に着工後、本体建屋などの基礎部分の工事はほぼ終わり、現在は主要部品などを製作する段階に入った。20年に運転を始める。

 プラズマを閉じ込めた真空容器のリチウム製の内壁構造材に、核融合で発生した中性子が衝突。リチウムはヘリウムと三重水素に分裂しながら熱エネルギーを放出する仕組みだ。連続運転の場合は外部から投入したエネルギーの5倍、短時間の運転では10倍以上のエネルギーを発生させることを目標に掲げている。

 最終段階の発電は原型炉で実証する。熱エネルギーを水やガスなどの冷却材で外部に運び、蒸気を発生させてタービンを動かし、電気を起こす。ITERの実験運転と並行して設計・建設に着手し、早ければ40年代半ばの運転開始を目指す計画だ。

 ◆少ない環境負荷

 核融合発電は石油などを燃やす火力発電と違い、地球温暖化をもたらす二酸化炭素が発生しない。燃料供給を止めれば停止するため原理的に暴走せず、原子力発電で問題になる高レベル放射性廃棄物も生じないなど利点が多い。

 燃料1グラムで石油8トン分に相当するエネルギーを生み出せる。燃料のうち重水素は海水1トンに33グラム含まれ、三重水素は海水1トンに0・2グラム含まれるリチウムから容易に作れるため、ほぼ無尽蔵。三重水素は発電時にも回収する。

 核融合で生じた中性子を浴びた金属や三重水素は放射能を持つが、微弱なため安全に管理することが可能。このため政府は今年4月に閣議決定したエネルギー基本計画で、核融合の研究開発推進を改めて盛り込んだ。

 ただ、課題は技術的な難しさに加え、高コストが指摘されている。発電換算で出力が17万キロワットのITERの総事業費は約2兆円とされるが、通常の100万キロワット級の原発の建設費は3千億~4千億円。環境負荷の低さや安全性を差し引いても、あまりに高い。

 栗原副所長は「最先端技術の塊であるITERは、全ての部品や機器を新たに作るため高額になる」と説明。実用段階では100万キロワット級を5千億円程度で作れるとの試算があり、「最終的には発電コストも1キロワット時当たり約10円と既存の原発と同レベルに近づくだろう」と話している。

引用元: 【核技術/核物理学】次世代発電「核融合炉」 日仏で施設建設が本格化、5年後に実験もコスト課題

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1: ゆずハイボール ◆iTA97S/ZPo 2014/04/03(木)06:38:52 ID:6gsx6XTOb

核融合発電の基礎研究を行っている自然科学研究機構・核融合科学研究所(土岐市下石町)は31日、世界最大の超伝導プラズマ閉じ込め実験装置「大型ヘリカル装置」で、プラズマの原子核(イオン)温度9400万度を達成した、と発表した。これまでの最高温度8500万度を900万度上回り、研究記録を更新した。2~4日に研究所で行われる研究プロジェクト成果報告会で発表する。

◆昨年12月確認 8500万度の記録更新

 イオンの最高温度は昨年12月3日の実験で確認された。発生条件は、イオン密度が1立方センチ当たり10兆個で、電子温度は4300万度、加熱電力は2万キロワット以上だった。

 実験装置である金属の真空容器内壁に発生する水素ガスが、イオン温度を下げていたことに着目。実験前に電磁波を使って生成したプラズマをあらかじめ容器内壁に当て、水素ガスを内壁から除いておくことで、実験で水素ガスが発生しないよう制御することに成功。イオンの加熱効率を向上させた。

 この方法を、プラズマの長時間保持実験に適用したところ、1立方センチ当たり10兆個の密度で、1200キロワットの加熱電力によって、電子温度とイオン温度がともに2300万度のプラズマを約48分間持続させることに成功。加熱電力を上げることでプラズマ温度も上がり、これまでの記録を大幅に塗り替えた。

2014/04/01
http://www.47news.jp/localnews/gihu/2014/04/post_20140401103543.html



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