核融合炉は核分裂炉に比べて難しい
      ・・・という事実の材料屋的味わい方

核分裂に関しては、その発見から実用までは、あまり時間がかかりませんでした。
一方、核融合に関しては、実用になる炉を作るのに、少し時間がかかっています。
この理由はいろいろありそうですが、材料屋としての我田引水な見方を一つ。
というわけで、よく眉につばを付けて読んでください。


ウランの核分裂反応が見つかって(1938年)から、わずか30年足らずで日本でも核分裂炉(原研JPDR,1963年)で電気が起こせるようになりました。

一方、核融合反応は、今、手元にその原理の歴史をたどれる物がありませんが、少なくとも、爆弾に関しては核分裂爆弾(1945年)に遅れることわずかに7年で核融合爆弾(1952年)が作られました。しかしその後、これを用いた実用炉の開発は核分裂炉に大きく後れをとり、21世紀も少したたないと電気を起こせる核融合炉は作れない予定です。

かように、実用炉を作るということに関しては、核融合は核分裂に水をあけられっぱなし。
この理由の一つを、以下のように考えます。

まず、核分裂の分野では、核燃料という物質がとっても偉かった。中性子を一つ当てれば、平均2個以上の中性子を出して分裂をし、エネルギーを吐き出す。ってんで、連鎖反応が可能になる。極端な話、燃料さえ理想的な物を用意しておけば、ただ置いておくだけで連鎖反応が進む。このような事態は逆に臨界事故として警戒しなければならないほどです。

原子力っていうと、もちろん、物理とお思いでしょうが、その技術の初期においては「核燃料」という物質を取得するための化学の比重が案外高かったようです。現在でも、燃料の再処理等においては、化学は原子力技術の中核を占めております。ウランの同位体分離を化学と呼ぶか、は異論のあるところとは思いますが、少なくともその前処理等では、化学、大活躍です。あんまり化学が威張りすぎてて、僕たちは困ったりもするのですが、それはさておき。

一方、核融合炉燃料も「連鎖反応」は可能です。しかし、核分裂の場合ほど燃料が優秀でないので、置いておくだけでは、核融合が生じません。得られたエネルギーの一部を用いて、機械仕掛けによって高温のプラズマの閉じ込めを維持することが必須となります。

というわけで、核融合炉が核分裂炉より難しい理由の一つは、両方の炉において燃料の性能が若干、核融合炉側で不利である、という風にとらえることもできるかと思います。

そう、物質の能力が若干でも劣っていて、機械仕掛けで、その差を埋めようとした時、それはとっても大変なことになる、ってことの好個の例が核融合炉かも。

物質が持つ能力は偉大だなぁ
(すいません、これが言いたかったのです。)

 
化学が威張りすぎてて(?)困ること。

実は、放射性物質の管理台帳は物質の放射能量で記録をします。これは、当たり前のようですが、物理な実験をする人にはちょっと大変。一つの試験片が複数の放射性核種を含む場合は、その数だけ、別々に記録をする事になります。また、引張試験片を試験して引きちぎると試験片の実体は2つになり、放射性物質の記録も複数ですがその対応は・・・大変神経を使います。

わたしゃ、これは粉か液体の試料が瓶に入ってる化学屋さんの帳面をそのまま、物理屋さんに押しつけているよう思えて仕方がないのですが。
 
臨界について
1999/12/19追記

・・・なぁんて書いていると、とうとう、臨界事故が起きてしまいました。しかも、うちのすぐそばで。事故の直後に東大の原子力工学科(今は、名前が変わってシステム量子何とか。来年また変わるらしい)の先生にお伺いしたところ、臨界という知識はもう、かなり特殊な物になっているらしいです。我々の頃は、気の利いた高校生なら、235Uの連鎖反応と臨界の仕組みは結構、知ってたはずなのに。TVでは、ほぼ同時期に話題となっていた新幹線トンネル事故のキーワード;「コールド・ジョイント」には技術的な解説がなされていたのを見たことがあるのですが、それに比べても「臨界」に対しては、よりブラックボックス的に扱われていた観があり残念でした。

235Uの原子は、放っておいても、かなり低い確率ですが核分裂をして中性子をいくつか出します。一方、この時に出る中性子が、うまい具合に別な235U原子に当たる(入る)と、その235Uもまた、核分裂します(・・・と言ったようなところは、昔は高校生でも知ったんだけど→自分の知識もそれ以来余り進歩していない)。という訳で、臨界になっている原子炉の中で起きてる持続的な連鎖反応ってのは、中性子的には出力の一部を入力に戻しているようなわけです。

運動会の時に校長先生が朝一番の挨拶をしようとして、マイクの向きをちょっと変えようとしたとたんに、スピーカーがやかましくピーと鳴るアクシデント、ハウリングは、多くの人がご経験のことと思いますが、臨界事故っていうのは、これに似たような物です。ちなみに、ハウリングは、スピーカの音(出力)をマイクロホンが拾って(入力)、何回も増幅されて(←ちょっと乱暴な言い方?)やかましい音が鳴ります。

自分でも、簡易エレキ・バイオリン(クリップ止めのマイクロホンを駒に付ける)などと言って遊んでおりますと、ハウリングにはしばしば見舞われます。生じ方は結構微妙で、スピーカーとマイクロホンのわずかな距離の変化で一挙にピーと鳴ってしまいます。(よい子はまねをしないように。下手をするとスピーカのボイスコイル、焼きます。)

放送局の人など、ハウリングは日常茶飯事のはずなのに、臨界のデモ・説明に、これは使えると思うのになぁ。
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