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常温核融合ってなあに?

今を去ること四半世紀、1989年3月23日のことです。ユタ大学が出した一枚のプレスリリースが、世界を揺るがせました。

ソルトレイクシティ発
ユタ大学化学研究室において、二名の研究者が、室温での持続的な核融合反応を起こすことに成功した。この成功によって、クリーンで、実質的に無尽蔵の核融合が、世界のエネルギー源となる可能性がある。

この驚くべき技術を発見したのは、サウサンプトン大学のマーティン・フライシュマン教授と、ユタ大学のスタンレー・ポンズ教授。2人は一躍、時の人となります。


ところで、太陽はなんで輝いているか知っていますか?

21世紀に生きる我々にとっては常識ですが、太陽は、超大量の水素とヘリウムの塊です。
そして、4つの水素原子が、太陽中心部で1500万度の温度と2500億気圧により、押し潰され、1つのヘリウム原子になります。

この時、4つの水素原子の質量と1つのヘリウム原子の質量は、0.7%くらいヘリウムの方が軽くなります。この軽くなった質量が、放出されるエネルギーになるわけです。

こうして放出されるエネルギーはどれくらいのものかというと、同じ質量の石油を燃やした場合の8000万倍に達します。この大量のエネルギーが、太陽をギラギラと輝かせているのです。

科学者たちは、この太陽をなんとか人為的に作り、そしてコントロール出来ないものかと研究を重ねていました。

そうして、唯一実用化出来たのが、地上最大の威力を持つ水素爆弾(水爆)です。
核分裂反応をトリガーとして、水素の核融合を引き起こし、物凄い大爆発を起こす恐ろしい兵器です。

一方、エネルギーを取り出す方向の研究は、なかなかうまくいかず、現時点でも未だ実用化の目処は立っていません。

核融合を起こすためには原子核同士をくっつければいいだけなのですが、原子核同士は反発し合うので、無理矢理原子核同士をくっつけるために使うエネルギーの方が、核融合で得られるエネルギーより大きいため、損になります。

そもそも、連続的に核融合反応を起こし続けるためには、数億℃という超高温が必要になります。それに耐えうる容器なんてないわけで、高温でプラズマ化した原子核を磁場で閉じ込めるとか、なんかものすごい高度な技術が今でも研究されています。今のところ、全然割に合わないのです。

では、どのようにしてマーティン・フライシュマン教授と、スタンレー・ポンズ教授は成功させたのか


重水(重水素と酸素でできた水。普通の水よりちょっと重い。)を入れたビーカーに、バッテリーをつないだパラジウムという金属の棒を入れます。

バッテリーのもう一方の極は白金のコイルをつなぎ、ビーカーの内壁に沿わせます。

電流が白金コイルを通って重水に流れると、重水素の原子がパラジウムに吸収される、というもの。

ポイントは、パラジウムという金属の性質です。

パラジウムは水素を大量に吸収する能力を持ちます。常温・通常の圧力下でも、みずからの体積の900倍もの水素を吸収できるのです。

フライシュマンとポンズは、パラジウム原子が重水素原子を吸収することにより、水素原子がギュウギュウに詰め込まれ、核融合が起きるくらいまで原子核同士を近づけられるのではないかと仮説を立てました。そして、実験によって、実際にコイルに1ワットの電力を流した結果、ビーカー内の水温が4ワット分も急上昇したと発表したのです。

要は擬似的に2500億気圧もの圧力をかけて融合させようとしたわけですね。
同様の方法をとれば様々な事に応用ができるかも?

なつやすみのじゆうけんきゅうにまとめてみてはどうだろうか





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