原子力エネルギー工学特論レポート(3)

問題

• 問題1
  地球の公転軌道の位置での、太陽からのエネルギー束密度は太陽定数と呼ばれ、 およそ1.4 kW/m²である。
  (a)　 太陽の光球面でのエネルギー束は太陽定数の何倍で、その値は幾らか？
  (b)　 太陽全体でのエネルギー生成率は幾らであると見積もれるか？
  (c)　 太陽の内部で核融合反応を起こしているのは半径の10分の1の中心部のみであると 仮定すると、この中心部のエネルギー生成密度はどれくらいか。
  (d)　 地球が太陽から受け取るエネルギーは最大限どれくらいか？
  (ヒント) 太陽と地球の半径、及び地球の公転半径をまず調べよ。

• 問題2
  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) 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1000 m³, その領域の重水素及び三重水素密度を　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。 また、エネルギー生成密度は幾らか？ 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。
  (b)　 ITERでの熱出力は何Wになると期待されるか？
  (c) 上記の出力を得るのに、三重水素(トリチウム)は1秒あたり何個消費されるか？ これは何グラムに相当するか？また何Bqに相当するか？
  (ヒント) 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。

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。