水素とヘリウムの核融合は作ることが可能ですか？ それを維持管理出来ますか？

水素とヘリウムの核融合は作ることが可能ですか？
それを維持管理出来ますか？

No.1 回答者： satoumasaru 回答日時： 2021/05/06 07:17

水素からヘリウムへの核融合は前世紀から様々に研究されていますが、水素爆弾を除き未だに実用化されていません。

水素の原子核はプラスの電気をもっている陽子です。陽子どうしはプラスのため近づけば近づくほど反発が強くなってきます。この電気力にうちかって核融合を成功させるためには、二つの条件が必要です。

その条件とは、陽子が猛スピードで動くこと、陽子がたくさん密集していることです。いいかえれば「温度が高い」「圧力が高い」という条件が必要です。これを瞬間的ではなく一定時間継続しないと役に立ちません。瞬間的にはともかく、現在継続運転できている核融合炉はありません。

太陽のエネルギーは核融合です。しかし太陽全体で核融合がおきているわけではありません。太陽の中心部の高温高圧の環境だからできることなのです。

No.2 回答者： Bunbuk803 回答日時： 2021/05/06 07:38

核融合を実現するための条件は既知です。

水爆がそれを証明していると言えます。
でも、水爆の爆心については、『その中でできた何らかの成分を取り出す』とか『その中の何らかの状態を確認する』なんていうことが出来るわけではありません。
これでは『 管理 』下とは言えませんね。
それが出来るように研究が進められてはいるようです。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2021/05/06 10:19

「水素2個を核融合させてヘリウムを作る」ものは実現できています。

不幸にも「核分裂爆弾」のエネルギーを利用した「水素爆弾」という形で。
その場合の「水素」は、通常の「軽水素」（原子核が陽子1個）ではなく、「二重水素」（原子核が陽子1個 + 中性子1個）もしくは「三重水素」（原子核が陽子1個 + 中性子2個、福島で問題になっている「トリチウム」）を使います。
質量数を ( ) で示せば
　(2)H + (2)H → (3)He + n
　(2)H + (3)H → (4)He + n
のような核融合です。n は中性子。

水素とヘリウムの核融合は「水素2個の核融合」に比べると難しいです。
「水素2個」なら、お互いに「正電荷１」（陽子1個）ずつの「斥力」に打ち勝って原子核同士を接近させればよいですが、「水素とヘリウム」だと「正電荷１」（陽子1個）と「正電荷２」（陽子２個）の原子核同士を接近させないといけないので、与える運動エネルギーが２倍以上必要になりますから。

水素２個の核融合も、人工的には「水素爆弾」という瞬間的なものでしか実現できていません。「水素2個」を強引に接近させるための「運動エネルギー」を、核分裂による原子爆弾で瞬間的に作り出しています。
これを長時間継続することには、まだ実験室レベルででも成功していません。「維持管理」する技術や方法はまだ研究段階です。

以上から、「水素とヘリウムの核融合」を人工的に発生させること、さらにそれを「維持管理」することは、遠い未来の話、ひょっとすると人類が生存している間には「実現できない」かもしれない話です。

なお、宇宙に（地球上にも）「ヘリウムよりも重い元素」が実在しているので、自然界では核融合によって「ヘリウムよりも重い元素」が作られたことは間違いありません。恒星内部、および恒星が生まれるときの「超新星爆発」の中で作られたと考えられています。

この回答へのお礼

なるほど とても参考になりましありがとうございました

お礼日時：2021/05/06 19:09

No.4 回答者： puyo3155 回答日時： 2021/05/06 22:06

太陽を作ることですね。

論理的にはできるが、実際はほぼ不可能・・・って感じでしょうか。５０年まえに、実現は５０年後と言っていたが、５０年たった今も、実現は５０年後・・・という感じです。

核分裂を使った、原発などは、本質的に間違った核の利用の仕方です。なぜなら、制御を間違えば、暴走するという、物理原理を利用しているからです。本質的なフェールセーフが働かない。

一方で、核融合は、制御を間違えば、発熱しなくなる・・・これは、本質的にフェールセーフが組み込まれているので、圧倒的に安全な夢の技術になります。それだけに、安定した高温高圧を作り出して、核融合を起こすのは、とてもむずかしい技術なのです。

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2021/05/06 23:47

「水素とヘリウムの核融合」を「作る」ってどういうことなんだろうか.

「水素とヘリウムで核融合させる」ってこと? そうだとしても, それぞれに複数の核種があるから「どれとどれ」を指定してほしい.

No.6 回答者： 一等星は一番明るいと思ってる人 回答日時： 2021/05/07 00:08

人工太陽の可能性についてお聞きしているのでしょうか？超高温の状態をつくらなければならずコスト面での課題が困難であるため実用段階へは進んでいないというところでしょう。

研究しているところは日本にもあり小野靖研究室などがあります。興味があるならホームページを見てみたりEメールで連絡をとるなどしてみればよいと思います。