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核融合 水素+水素→ヘリウム+エネルギーについて詳しく教えて下さい。 また、こ...

keikino519さん

2006/12/121:16:17

核融合
水素+水素→ヘリウム+エネルギーについて詳しく教えて下さい。
また、これが次世代のエネルギーの本命という事も本当ですか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

profkazzさん

2006/12/122:05:33

水素原子の原子番号は1ですよね。つまり、原子核内に1個の陽子が含まれているということです。核は正電荷を持っていますから、核どうしは通常反発し合います。そこで、反発するチャンスもないほどの高速で核どうしをぶつけたらどうなるでしょう。各どうしがくっついて、ちょっと大きな1個の核になります。新しい核には陽子が2個。つまり、ヘリウムになったわけです。

ところが、ここで不思議なことが。1個の水素原子の質量を1とすると、出来上がったヘリウム原子の質量は1×2=2でないとおかしいのですが、ほんのわずか小さな数値になります。つまり、質量の一部がどこかに消えたのです。

どうなったのか?実は、質量がとてつもなく大きなエネルギーに変わるのです。たった1mgの質量が失われただけで、9×10^10ジュールの熱が発生します。これは、25mプール満杯の水の温度を20℃以上上昇させることのできる熱量です。

確かに、この方法で熱を得る段階では、化石燃料の燃焼とは異なり二酸化炭素も発生せず、材料も無限にあり、夢のエネルギーのように感じられます。
が、最終的に低レベルの熱となって地球に充満することには変わりありません。これによって、すべてのエネルギー問題、地球環境の問題が解決するわけではありません。

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2006/12/122:10:46

核融合は、原子の質量のほとんどを占める原子核が、より安定した原子核になろうとして起こる現象です。

太陽を含むすべての恒星の内部では常に起こっていることです。

水素+水素→ヘリウム+エネルギー
の反応は、水素の原子核が通常の陽子だけでなく陽子+中性子でなければ起こりません(少なくとも一方)。
それも、何百万度という高温でなければ硬く結びついた原子核を組み替えることはできません。
また、ヘリウムも、温度と圧力が十分なら、さらに核融合を起こしてより重い元素になります。(炭素、酸素など)
しかし、鉄より重い元素は逆に不安定なのであえて鉄より重くなろうとする原子核はなく、核融合は鉄で止まる、というのが定説です。

現在、各国で「核融合発電」の研究が進んでいます。低温核融合(低温といっても数万度)の原料となる三重水素(陽子+中性子二個)は水の中にはいくらでも含まれているので、「資源の尽きないクリーンエネルギー」という期待がされています。今は「メタンハイドレート」や「太陽光発電」などが台頭していますが、水爆が電気になる日もそう遠くないかもしれません。
http://p-grp.nucleng.kyoto-u.ac.jp/fusion/fusion.html#fusion

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