核融合のD-D反応の条件について教えてください。

核融合反応のD-T反応については「臨界プラズマ条件」として有名ですがD-D反応を起こすための温度、密度、時間などの条件が分かりません。素人にもわかるように教えてください。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2017/04/18 12:29

詳しい数量的な説明はできませんので、考え方だけ。

D-T反応にしても、D-D反応にしても、原子核どうしの反応ですので、原子核を衝突なり結合させないと起こりません。各々「正電荷」をもっていて電気的に反発しますので、それに打ち勝って接近するだけの運動エネルギーが必要です。
原子核が電子を持たずに「イオン化」して動き回っているのが「プラズマ」で、その原子核どうしが電気的反発力に打ち勝って接近するだけの「熱運動エネルギー」を持つためには一定以上の「温度」にならないといけません。

また、原子核どうしを接近させたからといって必ず「核融合反応」を起こすわけではなく、反応を起こす確率に相当するものを「反応断面積」という値で定義します。これに通過する原子核数をかければ「反応する原子核の個数」が求まります。単位体積当たりの原子核数が「密度」、それが速度（運動エネルギー）と時間に比例した個数だけ通過します。
↓　（参考）核反応断面積
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%BF%9C …

安定した核融合反応が起こり（自己点火）、持続する（連鎖反応を起こす）ためには、上記の「温度」と「密度」と「時間」を一定時間保持できないといけません。

これらの条件が「臨界プラズマ条件」です。
それを「D-T反応」の場合の条件として求めたものが「D-T反応の臨界プラズマ条件」なのだと思います。
↓　たとえばこちらの「第3図」
http://www.aesj.or.jp/~fusion/aesjfnt/jp/publica …

「D-D反応の臨界プラズマ条件」は、重水素の原子核どうしの「D-D反応の断面積」などの核データも含めて、「温度」「密度」「時間」の条件を個別に、あるいは相互関係を考慮して定める必要があるだと思います。どこかのサイトには、すでに計算したものがあるのではないでしょうか。

この回答へのお礼

ご回答いただきありがとうございました。Ｄ－Ｄ反応条件については温度条件（６億度以上）が述べられているサイトがありますがＤ－Ｔ反応と異なり、必要密度や反応時間条件に付いては触れているサイトを見つけられませんでした。条件全体を考える必要はないのでしょうか。
もし全体の条件計算例の記述があるサイトがあれば教えてください。

お礼日時：2017/05/08 23:39