プラズマを操る方法

核融合

1億℃以上のプラズマってどうやって扱っているのだろう??そんな高温なものを入れておくことができる容器なんてこの世に存在しないし…

なんて、こんなお悩みを解決するのが「磁気」です!

この力のおかげで、プラズマを容器の中に浮かせるといった不思議な状態を可能にします。プラズマ中の電子と原子核は磁力線に巻きつきながら進むという性質があります。

この磁気力がはたらく空間のことを磁場というのですが、磁場の強さが十分であれば、下図のようにプラズマ中の粒子は図の円柱の周りからは逃げていきにくくなります。しかし、磁場をいつまでも伸ばし続けるということはできないため、磁場が弱くなった時点で粒子はこの軸方向から飛び出してしまいます。

そこで、昔の頭の良い方が、下図のように磁場をドーナツ状のしてやればよいと思いつきました。こうすることで、磁場に終わりがなくなり、粒子はこの磁気のかかったドーナツ状プラズマの周りから逃げることがなくなると考えたのです。

しかし、このようなコイルの配置ではドーナツの内側ではコイルの間隔が短く、外側では間隔が長くなってしまうため、内側ほど磁場が強くなってしまいます。このように磁気に粗密があると、電子や原子核をドーナツの外側に押し出す力が発生してしまい、プラズマは外に飛び出してしまいます。

そこで、1950年頃に、”ねじれた磁場のかご”を作る方法が考えられました。これを「トカマク方式」と呼びます。この方法により、磁場の粗密がなくなり、プラズマが外に飛び出さなくなったのです!

・トカマク方式

鉄心に導線を巻いて電流を流すと電磁石になることはよく知られていますよね。これと同じように、1巻きのコイル、つまり環状に電流を流すことでも電磁石と同じように磁場を作ることができます。

同様に、ドーナツ状のプラズマに電流を流してやればその周囲に磁力線を作ることができます!!

円形のコイルによるドーナツ状の磁場と、ドーナツ状のプラズマに流れる電流が作る磁場を”足し算”することで、「磁場のかご」を作り出すことができるのです!!!

一見単純な足し算のようですが、これを思いついた方、天才ですよね。

はたまた、これを実現できる装置を人類が作り出していることにも驚きを隠せません…。

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