解説
2006年6月20日
最終更新:2006年7月14日(下記参照)
2006年6月21日:Agoravoxの記事に投稿。6月19日版。タイトル:
「20億度。人類は絶対的な火を発見したが、誰も気にしない」。128件の反応
Agoravox.frのフォーラムを確認したところ、2005年5月にサンディアでZマシンにおいて達成された画期的な成果の重要性を理解している人々もいる一方、全体像がぼんやりとしている人もいることに気づいた。おそらく私の説明が不十分だったためだ。ここでは、このフォーラムから浮上した質問や誤解された点に、記憶を頼りに順不同で回答する。
読者のコメント:
「20億度という温度は、特別なことではない。粒子衝突加速器でははるかに高い温度が実現されている。」
回答:
まったく別物です。確かに粒子を加速し、相対速度Vで衝突させることは可能ですが、質量mを持つ粒子の衝突から「等価温度」を導くことはできます。読者によれば、加速器では200個の原子核を衝突させることができるという。この集団を「気体」と見なせるだろうか?議論の余地はあるでしょう。しかし、いずれにせよ、Zマシンで生成される高密度プラズマと比べれば、極めて希薄な状態です。
一般に、極めて希薄な環境を対象とする「高エネルギー物理学」の議論から、Zマシンのような高密度プラズマにおける「慣性核融合」に適用可能な結論を導くことはできません。
読者の中には、「慣性閉じ込め」の概念をまだ正しく理解できていない人がいることに気づきました。原子が「ある程度の時間」、互いに密接に押しつけられる状態になるのです。もし、その状態が、反応(ここでは核融合)の平均自由行程が、閉じ込められている時間よりも短くなるような条件を満たしていれば、核融合反応が起こるのです。
水素爆弾は慣性閉じ込め方式で動作します。リチウム水素化物(LiH)が圧縮され、十分な時間、閉じ込められた状態を保つことで、核融合反応が進行します。この時間は数10ナノ秒程度です。
読者のコメント:
「20億度を達成するのは確かにすごいが、その温度を維持する必要がある。これはトカマクやITERのような装置がまだ克服できていない問題だ。」
回答:
慣性核融合では、閉じ込めはまさに「慣性」によるものであり、非常に短い時間しか持続しません。しかし、その短さでも核融合反応が進行するのに十分な時間です。水素爆弾は慣性閉じ込めシステムであり、リチウム水素化物が原子爆弾(X線として放出される放射圧)の圧力によって急激に圧縮されます。より単純に言えば、原子爆弾自体も慣性閉じ込め方式で動作します。空洞のプルトニウム球が爆薬によって急激に圧縮され、その過程は数10ナノ秒で完了します。5億度の温度でさえ、これで成功しています。もしZマシンの「線状リナー」の軸上にリチウム水素化物の針を置けば、20億度の温度では核融合は瞬時に起こると考えられます。アメリカがこの実験をすぐに実施したことは間違いないでしょうが、軍事的意味合いがあるため、公に発表はしなかったと考えられます。このことが、米国議会が6000発の核弾頭を「新しい核兵器」に置き換える決定をした理由を説明するかもしれません。
逆に、太陽の中心部では2000万度しかなく、核融合はゆっくりと進行しています。
有名な「ローソン基準」は、単に、温度が達成された期間中に核融合反応が進行する時間が十分あるという条件を表しています。これは「衝突効率断面積」の問題です。ITERのようなトカマクでは、核融合は当然遅い(そうでなければ、装置は爆発するだろう)。
爆発エンジンは慣性閉じ込め反応の良い例です。燃焼は非常に速く、ディーゼルエンジンでは圧縮の終盤に温度が一時的に上昇します。したがって、ITERを蒸気機関と比較するのは、一見馬鹿げているように思えるかもしれませんが、実際にはそれほど馬鹿げていない。蒸気機関では、鍋の中で熱が継続的に供給されるのに対し、爆発エンジンでは、非常に短い時間にインパルス的に熱が供給されます。
読者のコメント:
「Zマシンを電力発電装置に変える方法が分からない。毎回、すべてを再構成しなければならないのでは?」
回答:
最初の銃は、砲口から薬莢を詰め直さなければなりませんでした。粉薬、詰め物、砲弾を一つずつ入れる必要があり、非常に時間がかかりました。しかし、機関銃や速射砲では、その間に「弾薬」が発明されたことで、はるかに迅速になりました。では、「ディスク状電極」「線状リナー(「鳥かご」)」「リチウム水素化物の標的(金属で柔らかい)」という構成の「弾薬」を、Zマシンに高速で装填できるようにしてみましょう。
このアイデアは、科学者ではない読者からのものです!
読者のコメント:
「Zマシンを爆弾に変える方法が分からない。重くて、場所を取る。」
回答:
私の記事をもう一度読んでください。Zマシンは0.1マイクロ秒という極めて短い時間に2000万アンペアを放出します。しかし、ロシアの円盤型発電装置は、同じく0.1マイクロ秒で3500万アンペアを放出しており、これは爆発装置であり、重量は百キロ程度です。私のサイトでは、メカノ(マジックブロック)のような部品を組み合わせて、純粋なリチウム水素化物核融合爆弾を構築する方法が紹介されています。ロシア式の磁気爆薬システムを連鎖させることで実現可能です。もしサンディアでこの核融合が達成された(私は確信している)なら、ロスアラモスやリバモアの研究チームは、1年間、日夜そのシステムを研究し続けていたでしょう(ロサンゼルス・タイムズの記事参照)。
読者のコメント:
「この成果、20億度という結果が他の研究チームによって確認されるまで、待つべきだ。」
回答:
現時点では、このインパルス電力発電装置(サンディアのマシンは主にこれである)は、0.1マイクロ秒で2000万アンペアを供給しています。これができるのは、このマシンだけです。フランス・ロット県の軍事研究センターの発電装置は250万アンペア、同様にマイクロ秒未満の時間で。イギリスのMagpie発電装置は140万アンペア。ロシアにはZマシンに匹敵する装置はまだないかもしれませんが、間もなく実現するでしょう。
これまでのところ、人々は、これらの装置がX線源として設計されており、圧縮終了時の温度が数百万度(サンディアでは数年前、1999年ごろ、約200万度)にとどまるため、より高いアンペア数を狙う必要はないと考えていたのです。
Zマシンは1億ドル(ITERの100分の1、100億ドル以上かかると予想される)の装置です。論理的に言えば、直ちに導入すべきです。バヴァイ(私のサイトに掲載)の博士論文では、100ナノ秒で6000万アンペアを達成するよう提案しています。フランス人は、1年以内にこれを構築する技術的知識を十分に持っています。信じてください。「他の研究チームがすでに立ち上がっている」のは確実です。おそらく、非常に確実に……