2010-06-19

『マグネシウムエネルギーは次代のエネルギーになり得るか?第5回~太陽光励起レーザーの可能性』

こんにちは
『マグネシウムエネルギーは次代のエネルギーになり得るか?』の第5回です  
 
今回のテーマは 『太陽光励起レーザーの可能性』
 

 
マグネシウムを海水から精錬する、また、一度使ったマグネシウムを繰り返し利用できるようにする。そのためのマグネシウムの還元には、大量のエネルギーを必要とします。つまりそれは、既存の精錬方法では、石油や石炭を相変わらず大量消費しなければいけないということ。(詳しくはこちらを参照。)そうなると、マグネシウムエネルギー社会の実現は遠のいてしまいますよね・・・
そこで登場するのが太陽光励起レーザー”。
まだ実用化には至っていない太陽光励起レーザーですが、実はこの仕組み、植物がエネルギーをつくりだすのと同じ原理をもっているんです!つまり自然の摂理に則っているということ。
 
さて、太陽光励起レーザーが“植物と同じ原理を持っている”って一体どういうことなんでしょうか???
 
今回は太陽光励起レーザーの本質の部分に迫ってみましょう  
 
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太陽のエネルギー  
 
太陽から宇宙空間に放出されているエネルギーははるかに膨大で、地球に来ているのはそのたった20億分の1と言われています。そして太陽光エネルギーは地球にさんさんとふりそそいでいるわけですが、全放出量の20億分の1と言えど、その量は42兆kcal/秒。想像をはるかに超えていますね。もしも地球に降り注いでいる太陽エネルギーを全て100%変換できたとしたら、世界の年間消費エネルギーをわずか1時間でまかなえると言います。しかし実際は、人間が直接利用できるエネルギーになるのは、そのうちのほんのごくわずか。太陽から地球に降り注ぐとてつもないエネルギー、もっと効率的に利用できたら・・・と思いますよね☆
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○植物と同じ原理??~生命原理と熱力学の第2法則~ 
 
 太陽光励起レーザー、もちろんその技術自体も注目すべきところですが、何よりもこの技術が優れているのは、植物がエネルギーをつくりだす仕組みと同じ原理で、エネルギーを生み出せる、ということ。・・・それって一体どういうことなんでしょうか?
 
 まず、ここで、物理現象の法則、熱力学の第2法則をおさえておきましょう。
 
・熱力学の第2法則 
 
 熱力学の第2法則は、様々な表現がされますが、少々難しい言い方をすれば、「エントロピーは高密度から低密度に移行する不可逆なものである」ということ。言ってしまえば、水は自然状態では沸騰しない、冷めた水はお湯には戻らないということです。(エントロピー: 無秩序の程度を示す尺度)ここで、図をご覧ください。
 
 インク1滴を粒のあつまりと想像して下さい。そのインク1滴には濃密にエネルギーがたくわえられています。しかし、コップ1杯の水にそれをたらすと、どうなるでしょうか。インクは瞬く間に拡散して、インクを構成していた粒はふわあ~と広がっていきますね。これが物理現象の法則、物質が高密度から低密度へ移行してゆくモデルです。
 

 
  
・生命原理と熱力学の第2法則
 
 一方で植物原理ですが、植物がエネルギーをつくりだす仕組みと言えば、そう、光合成です。緑色植物は二酸化炭素(CO2)と水(H2O)から、デンプンなど炭水化物を合成して、酸素(O2)も放出するんでしたね。ふわあと広がって降り注いでくる薄く拡散した太陽光エネルギーを体内で高密度な化学エネルギーに変換します。熱力学の第2法則には逆行しているのがおわかりでしょう。 
 
 上の図でみると、上から下へと移行する一本矢印が物理現象、下から上へと収束している二本矢印が植物原理にみる生命原理です。(動物も体内に摂取した物質を変形させて様々なエネルギー源をつくる。例えばリンの高密度化など。)
 
 
ここでポイント!
 
 物理現象においてエネルギーは高密度→低密度、しかし生命原理では低密度→高密度 
 
 さて、太陽光励起レーザーですが、これは太陽光という薄く広がるエネルギーを集中させて一気に高密度なエネルギーをつくりだす仕組み。つまり、植物が太陽光エネルギーから直接高密度なエネルギーつくりだすのと同じ原理です。太陽光励起レーザーの仕組みは、生命原理に基づいた技術と言えるのではないでしょうか。この点において、太陽光励起レーザー、可能性を感じさせますね。 
 
 
 
○太陽光励起レーザーのさらなる可能性 
 

かわいいイラストはこちらのサイトからお借りしています
 
 石油や石炭などの化石燃料は、太陽のエネルギーを糧に生きた動植物の死骸が非常に長い年月で堆積、加圧された高密度なエネルギー(それゆえに限りあるエネルギー)であり、それを人類が現代という一瞬で使おうとしているため、資源枯渇や環境負荷の問題が出てきます。一方、太陽光励起レーザーは、太陽光というほぼ無限に近いエネルギー源を資源とし、また、その時点でのエネルギーを集中させて利用するだけなので、環境負荷が大きくなるということも考えにくいでしょう。(この点においてはまだ検証の余地がありますが。)
 
 以上の特徴に加え、太陽光励起レーザーは、かつての動植物の生命活動に依存してきたわたしたちが、高密度・高効率なエネルギーを、植物と同じように自らで直接つくりだせる、利用できる、そういう可能性を開いてくれる技術なんです。
 
 
 
○次回は・・・
 
 以上見てきたように、太陽光励起レーザーの原理や発想には、可能性が感じられるところがあります。ただし、これが実現可能か否かの判断を下すには、まだまだ検証が必要。
 
 次回以降は具体的に
 
1.太陽光励起レーザーはどのように高密度なエネルギーをつくるのか。
2.つくった高密度なエネルギーでどのようにマグネシウムを還元するのか。
3.太陽光励起レーザーには本当に無駄がない?廃熱や維持管理の問題はどうなる?(レアメタルの資源確保や、太陽光励起レーザーを維持するのに大量のエネルギーを投入することにならないの?)

 
などなどの疑問を扱っていきたいと思います。
 
 乞うご期待ください☆

List    投稿者 shimaco | 2010-06-19 | Posted in E06.マグネシウムエネルギー19 Comments » 

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コメント19件

 雑草Z | 2011.05.22 16:03

はじめに疑問に思った事を書かせて戴きます。
>核反応物が同質量の場合に発生する生成物の質量を比較した表
を見ると、御指摘のようにウラン原発よりもプルトニウム原発のほうが多いのに、どうして
>「放射性廃棄物が少ない」
と、プロパガンダされているのでしょうか?
さて
自然の循環を回らない廃棄物の問題は、エネルギー問題以上にシビアになるでしょうが、その最悪の例が放射性廃棄物の問題ですね。今直ぐに原発を撤廃しても、深刻な放射性廃棄物の問題は半永久的に残ります。憂鬱な事です。
 政府(や電力会社)は今回の原発事故で避難区域となって住民のいなくなった飯館村などを、地層処分場・・・最終処分場にしようと狙っているようです。酷いものです。
 原発には負の面しかありませんが、放射性廃棄物の問題だけとっても、、絶対に行ってはいけない生態系破壊の狂気の技術と言えましょう。
次回の記事、原発発電の背景・・・「利権構造」 も楽しみに致しております。

 うさぎ | 2011.05.22 20:42

こんにちは、トリウム炉でもたくさん核分裂生成物がでるのですね。具体的で勉強になるサイトをありがとうございます。
ところでトリウム熔融塩炉では、多くの核分裂生成物を炉内に残しておいて、炉内の中性子で?積極的に消滅させるとの説明が「原発」革命P189からにあるのですが、そうすることで処理することができる核分裂生成物はどれで、どのような核種になり、本当に(半減期が短くなって)処理されたことになるのでしょうか?
そのあたりのところを、もう少し詳しく教えていただけるとありがたいです。よろしくお願いします。

 さんぽ☆ | 2011.05.24 19:29

結局原子力である以上、どの物質であろうと危険なものであることは変わりないのですね。
雑草Zさんが書いてあるように
>政府(や電力会社)は今回の原発事故で避難区域となって住民のいなくなった飯館村などを、地層処分場・・・最終処分場にしようと狙っているようです。
だとしたら、ほんとひどすぎます(><)
廃棄物の行き先がないことなど、もっとみんなに事実を知ってもらう必要があると思います。

 YAGU70 | 2011.05.31 21:45

雑草Z様
コメントありがとうございます!
返信が遅くなってしまい申し訳ありません。
>核反応物が同質量の場合に発生する生成物の質量を比較した表を見ると、御指摘のようにウラン原発よりもプルトニウム原発のほうが多いのに、どうして「放射性廃棄物が少ない」と、プロパガンダされているのでしょうか?
という質問にお答えします。
掲載した表は「核反応物」が同質量の場合に生成される廃棄物の量を比較したものです。
一方で、一般的に言われている「ウラン原発よりもトリウム原発の方が放射性廃棄物が少ない」というのは「作り出すエネルギー量」が同量の場合です。
実際にはトリウムもウランに負けない量の廃棄物が出るのに、同エネルギー量で比較することで少なく見積もっているのです。
ここにトリックがるんですね~☆

 匿名 | 2011.05.31 21:53

さんぽ☆様
コメントありがとうございます!
返信が遅くなってしまい申し訳ありません。
>廃棄物の行き先がないことなど、もっとみんなに事実を知ってもらう必要があると思います。
仰る通りです!
テレビなどではなかなか扱われないけど、みんなが知っていなければならない事実だと思います。
さんぽ☆様も周りの方に伝えてあげてくださいね♪

 YAGU70 | 2011.05.31 22:12

うさぎ様
コメントありがとうございます☆
返信ごこんなに遅くなってしまい申し訳ありません!
>トリウム熔融塩炉では、多くの核分裂生成物を炉内に残しておいて、炉内の中性子で?積極的に消滅させるとの説明が「原発」革命P189からにあるのですが、そうすることで処理することができる核分裂生成物はどれで、どのような核種になり、本当に(半減期が短くなって)処理されたことになるのでしょうか?
まず最初に、炉内で核分裂生成物が処理されるということ自体実証されていません(^^;)
理論的にはできるそうですが…本当にできるのでしょうか?大きな課題のひとつだと思います。たとえ処理できたとしても炉内中性子を利用することによって、炉自体のエネルギー効率が低下します。

 中島正敏 | 2011.07.15 12:46

コメントを入力してください
YAGU70 様 : 原発安全革命のP195に半減期30年以上の希ガス以外の分類が掲げてあります。 言われるように課題ですが、解決策として提案されているようには感じます。 
>実際にはトリウムもウランに負けない量の
>廃棄物が出るのに、同エネルギー量で比較
>することで少なく見積もっているのです。
>ここにトリックがるんですね~☆
この議論も、廃棄物の処理として、基本は炉の中に入れ続けるということを主張し、分裂に邪魔な生成物は、分離保管して、まとめながら加速器溶融塩炉で消滅処理をすると本には書いてあります。 
トリックと思しき記述は見当たらないです。
ただ、化学活性のない希ガスの同位体なら拡散しても良いのか?という点はよくわかりませんでした。
>トリウム原発も放射性廃棄物の処分を巡る問題は
>ウラン原発と同じ構造だということ
原発安全革命本には廃棄物がすくなくなることと、
数万年以上の廃棄物問題が数百年へ変えられる
ような期待は書いてありました。
>”再処理”というと核廃棄物を再度処理して、
>それこそ処分することだと思ってしまいますが、
>実は“再処理”とは、“核廃棄物の中から、
>ウラン、プルトニウム、その他の放射性核分裂生成>物とを分離して、プルトニウムだけを回収すること”
>なのです。
>そして残りの核廃棄物は”最終処分”つまり
>“全て”地中埋設してしまうのです。
 
原発安全革命では年間1兆キロワットのときの
の低濃度廃棄物が900万立方メータ発生と
なっていました。
地中埋設してしまうのは
同じだと思いますが、数万年のオーダにはならず、
数百年オーダになる点が違うようです。
>廃棄物の行き先がないことなど、
>もっとみんなに事実を知ってもらう必要があると
>思います。
廃棄物の行き場が無いのは事実ですので
廃棄物は完全0でなくてはならないということですと
所詮 原子力 ということになると思います。
どの点が同じでどの点が違うという
ところまで、言及していただければ
「騙される」という点が明確になると思います。
>☆地球の物質循環から切り離された廃棄物が
>閉塞空間を生み出す
これも、そのとおりですが、他にも環境破壊の
危険はあります。
再生可能自然エネルギ+省エネの見通しが
たつまでのつなぎがいらないのか?
火力も、あまり推奨はできないですよね。
トリウム溶融塩炉の未来は無いという
ことですので、もっと決定的な批判を聞かせていただければ、ありがたいと思います。
所詮、廃棄物は0にはならないよいうのも、程度の
問題にはなりえないのかどうか?
廃棄物はこれだけにしか、減らないから同じだよ
ということなら、わかりやすいです。
以上

 小久保政裕 | 2011.08.16 1:21

核反応物が同質量の場合に発生する生成物の質量を比較した表を引き合いに考察しているようですが、享受できるエネルギー量による比較のほうが受益と負担の関係の正鵠を射ている。議論の余地もない。
わざわざ核反応物を同質量にして廃棄物を比較しているこのサイトにこそトリッキーな印象を受けざるを得ません。

 匿名 | 2011.10.04 3:01

初めに、廃棄場について、量こそ違うものの、トリウム原発も放射性廃棄物を出しているという意見がありました。しかし、トリウムは自然エネルギーの発電所を作る際必要なレアメタルの生成過程で出るものであり、これはむしろ廃棄物を減らしているともいえます。よってトリウムと自然エネルギーでは廃棄物の量は一概には比較不可能です。また、トリウムは文献によると、空気に触れると固体化するため、拡散しないとあります。なので、一概に放射線量が高いことがそのまま拡散量の増加にはつながらないと思います。そして、なぜ放射性廃棄物が出ることが社会の活力の低下につながるのでしょう?そもそも活力とはなんでしょう?放射性廃棄物を管理する人が増えるということは、雇用が増えているともいえると思います。
トリウム原発の欠点を別の視点から反論することをお勧めします。

 雑草Z | 2011.10.04 22:53

>放射性廃棄物を管理する人が増えるということは、雇用が増えているともいえると思います。
こんな事を言う馬鹿がいるから原発が推進されるのでしょう。この手の考えが如何にお馬鹿か分からないらしい。

 おいらは、ちびのり | 2011.10.11 8:25

 とても参考になります。トリウム原子炉のメリットばかりに目が向くと軽水炉原発のような安全神話が作られてしまいますね。
 デメリットを見極めなければ、そしてリスク管理ができなければ先へは進めません。

 匿名 | 2011.10.13 12:31

放射性廃棄物が出る/出ないの0/1だけで判断するのは乱暴過ぎると思います。廃棄物が1/29倍になるのは、それなりのメリットではないでしょうか?
これでは、自国は自然エネルギー発電しか無くても、実は仏の原子力発電した電気を輸入しているのと同じ独的な発想にならないでしょうか?

 岸田 幸浩 | 2011.12.18 16:14

将来的に再生可能エネルギーだけで、67億人の成長を続ける人類のエネルギーを賄えるとは思えません。また石油や天然ガスももっと早く限界が来てCO2の被害の影響が拡大するでしょう。原発は、扱う電力会社やシステムに問題は多々ありますが、とても必要なエネルギーと思います。
問題は、使わなくする事よりも、廃棄の方法やプルマーサルの方法に解を全世界、全力で求める事と思います。全ては元素から出来ているのですから必ず回答はあるはずです。まだまだ原発の歴史は浅いのですから・・・トリウム原発も緩和策の1つかと思います。
海底ケーブルで地球の裏側へ(インドやブラジル等)に夜間使わない電力を売却すれば、原発のコストは半減するのではないでしょうか? また
新興国のCO2削減になるのではないでしょうか? 

 三浦秀雄 | 2012.04.02 10:20

先日新聞でトリウム原発の記事を読みました。アメリカが原発採用の時、二者選択でプルトニウムの方を選択したことが、今の原発の流れを作ったように書かれていました。やはり原爆とセットの技術だったんだなと感じました。こうした情報をよく知らない人は、「日本は、トリウム型原発へ変更すればいいのでは」という発想を持つかもしれません。しかし、セシウムなどはより多く発生するようですし、放射能の影響と管理の大変さを考えれば、自然に順応した生活への転換と省エネルギー技術の開発と共有化、地域に合わせた自然エネルギーの利用促進を各国、地方自治体が主体的に取り組むことが、持続的社会への転換、資源の平和利用につながっていくのだと思います。既存の状況にとらわれず、将来あるべき姿から発想し現状を転換していくことを国民全体が政治判断すべきではないでしょうか。

 barsy | 2012.04.14 6:39

記事読ませて頂きました。
非常におもしろいのですが、廃棄物の質量だけを比較し、同等と言うだけでは不十分ではないでしょうか?
できたら、半減期を加味し、例えば1年後、10年後、100年後の放射線廃棄物の量を比較されてみては?そうなると、トリウム発電による廃棄物は現在の原発より少なくなると思います。
ただし、この部分以外の課題(配管腐食等)を考えると、トリウム発電に飛びつくべきではないかもしれませんが、少なくとも、可能性はありそうな気がしています。

  | 2012.04.21 20:59

生成物は同質量ではなく、同エネルギー量で比較しなければならないのでは。。。
多分、頭脳明晰な方のようですので、判らないはずはなく、作為を感じました。

 Soj | 2012.11.05 12:45

既にコメントしてる方も居ますが、発電量を等しくした場合にトリウムの発電後の塵がウランに比べて圧倒的に少ないのは意味があると思いますよ。
それに核反応生成物を全否定するなら、地球の内部ではトリウムの核反応が今でも続いていることも対策が必要とかになってしまいます。
今後のエネルギーの安定供給のために核エネルギーが必要悪だとしたら、現在よりもトリウムの方がはるかに良いと思いませんか?
0か1かの議論では無いと思いますよ。
ドンドン話が左翼的、反体制的になって行くのも如何なものかと思います。

 ささみー | 2012.11.28 20:25

生成物の表の出典はどこでしょうか?
ウランの数字が不可思議ですね。
「ウラン」という言葉が「低濃縮ウラン」を指すのならウラン238が大量に残るはずだし、「ウラン235」のみを指すのならプルトニウム239がこんなに発生するのが不自然。
見やすい表なので数字が怪しいのは残念です。
それはそれとして、他の人も指摘している通り、発電量あたりで比較すべき問題であることは言うまでもありません。
なぜか核分裂生成物のみが廃棄物であるような書き方をなさっていますが、放射性崩壊物も再利用するにせよいずれ捨てるので、100kgの核燃料から出る廃棄物は100kgです。核分裂生成物の比率が低い方が廃棄物が少ないなんてことがないです。
一定量の電力を得るのにどれだけの核燃料を投入するかだけが廃棄物の量を決定する要素です。もちろん、その際に再処理による発電量を加味するのは良いのですが、それでもトリウムがウランを遥かに上回る効率性(=廃棄物が少ない)を持っていることは、ご自身がこの連載の前回で書かれてる通りです。

 匿名 | 2013.09.14 10:35

別に騙してないから
煽るようなタイトル付けるのいい加減にしろ

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