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未来の核融合発電〜DD反応と直接発電

☆近未来の核融合発電では、重水素三重水素リチウムから炉内で生産)を反応(これをDT反応といいます)させてエネルギーを取り出します。発生する中性子を熱に変換し、この熱で水を沸騰させて蒸気タービンを回し、発電します。蒸気タービンを回して発電するところは、火力発電や原子力発電と同じです。ここで、多くの人に次のような指摘を受けます。蒸気タービンの発電効率は40%ぐらい、残りの60%は熱として環境に放出するので、地球環境に影響を与えるのではと。(排出した熱が環境に影響を与えるかどうかの議論は別の機会として)核融合発電は、「直接発電」を使って発電効率をもっと高くできる可能性を秘めています。
プラズマの温度をもっと高く(数億度に)できると、三重水素を使わずに、重水素だけで燃やすことができます。上の図はその反応を示したものです(触媒DD反応といいます)。もしこの反応が実現したら、完全に海水中の重水素(資源は無尽蔵!)だけで発電できます。そしてエネルギーを持った陽子(=水素の原子核)は、正の電気を帯びているので、熱エネルギーに変換せずに、直接電気に変えることができます。これを「直接発電」といい、発電効率は90%を超えるといわれています。一方、同時に発生する中性子のエネルギーはやはり熱に変えるしかありませんが、全体としての発電効率は70%くらいになるでしょう。
☆初期の核融合発電ではDT反応を使いますが、いつか人類はDD反応を使って発電を成功させるでしょう。それは100年後かもしれません。月、木星、土星に沢山あるヘリウム3をもし採取することができれば、D-3He反応を使ってさらに効率のよい発電ができます。(これは少しSFの世界かな。)夢はいつか夢でなくなる。それまで人類が仲良く暮らしていけたらですが。
(参考:「核融合」新OHM文庫)