質問: 核融合 質問を二つさせてください 1、太陽が太陽風や紫外線などの生物に有害なものを発生させるように、地球上での核融合も発生させるのでしょうか?そうだとしたら、核融合はクリーンなエネルギーではないのでしょうか? 2、太陽光が白色光なのは何故ですか?エネルギー供給源が水素の核融合だけだとしたら、核融合から発生するエネルギーはほぼ一定で、e=hνより発生する光も一定のように感じます。
回答: 1)核融合炉が実現できたとして、安全性の観点から、そこで発生する放射線を遮蔽することはそれほど難しいことではありません。ただ、核融合炉を実現する上で、技術的観点からは、少々難しい問題があります。 核融合反応で最も起こしやすいのは、重水素と三重水素を用いるd-t反応ですが、この反応では生成物として中性子がでてきます。いわゆる普通の原子炉でもちいる核分裂反応でも中性子はでるのですが、この場合はでてきた中性子は次の核分裂反応のために消費されるので、炉の外にはあまり中性子は出てきません。一方、核融合炉の場合は、出てきた中性子は炉内で消費されることがありません。トカマクのように磁場閉じ込めにより核融合を持続的に起こさせる炉の場合、大量の中性子が放出され続けます。中性子は電荷を持たないため、磁場で閉じ込める事が出来ません。核融合は超高真空中で行う必要があるため、炉は当然超高真空装置です。この超高真空を維持するための材料が、大量の中性子にさらされ続ける事で、脆化を起こす事が懸念されています。なお、この中性子は、d-t反応で用いる為の三重水素を作り出す為に、炉周辺に置かれたリチウムに吸収させる設計になると思われます。したがって、安全性の観点からの遮蔽は問題ないのですが、超高真空を維持するための性質と、中性子照射に耐える性質を兼ね備えた材料開発が課題となっています。 2)核融合反応で放出されたエネルギーは、反応で生じた中性子や原子核に与えられます。太陽は巨大な重力を持っていますので、反応で生じたこれら粒子は太陽内に閉じ込められます。そのため、他の粒子となんども衝突することになり、最終的にエネルギーが他の粒子にも分配され、熱平衡に達します。太陽光は、この熱平衡状態から発生しているもので、核融合反応から直接でているものではありません。