原子力エネルギー工学特論レポート(3)

問題

• 問題1
  現在、建設が進められている核融合実験炉ITERでは以下のDT反応で核癒合エネルギーが解放される。
  D + T --> ⁴He + n + 17.8 MeV
  (a)　 燃料となる水素同位体DとTの質量はエネルギー単位でそれぞれ何GeVか？ また、このうち何% が核癒合エネルギーとして解放されることになるか？
  (b)　 トリチウムは放射性同位体で半減期12.32年でベータ崩壊をするが、 地球の大気圏に入射する宇宙線は年間に72 × 10¹⁵ Bqの トリチウムを生成する。地球全体のトリチウムの平衡量は何Bqと予想されるか？
  (c) 炉心プラズマの実効体積(核融合反応が起る高温領域の体積)を100 m³, その領域の電子数密度を　10²⁰ m^-3, イオン温度を 10 keV とするとき、1秒当たりの核融合反応数を計算せよ。ただし、10 keVでの 核融合反応率は　 DT反応で　< σ v > = 8 × 10^-23 m³/s、 を用いること。
  (d) ITERでは、運転寺に4kgのトリチウム燃料が必要と言われている。 これは、原子数ではどれくらいか。また何Bqに相当するか？

• 問題2
  講義資料を読んで、以下の問について簡潔に答えよ。
  (a) 2050年のゼロカーボン実現について、核融合がエネルギー源として寄与出来るかを論ぜよ。 寄与出来ると回答する場合は、既存のエネルギー源に対する利点を挙げよ。 寄与することが困難であるとするなら、その問題点を明治せよ。
  (b) 発電以外に、水素製造、医療用中性子源、核分裂炉の使用済み燃料のマイナーアクチノイド変換 などが提案されている。 一つを選んで、核融合の応用としての将来性を論ぜよ。

注意

なお、提出するファイル名は BJG22001_anet3.pdfの様に自分の学籍番号(例ではBJG22001 としている)を入れておくこと。 この指示を守らない場合は、減点対象とする。 回答内容に不備があれば、個別に再提出を求める場合がある。 授業支援システムでは提出物の差替えは想定されていないので、 提出前に自己チェックできるように時間に余裕を持って提出すること。

レポートの内容、提出法等の質問はメールではなく、授業支援システムの フォーラムに、学籍番号を明記し(氏名は不要)投稿せよ。 個人や友人間で判断した変更は、先に記載した様に、減点対象になる。

友人にヒントなどを教えてもらうことは構わないが、必ず自分で考えた 結果を提出すること。極端に類似の(丸写しの)レポートがあれば、全て0点と 評価するので注意すること。