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TOSSランドNo: 4317300 更新:2013年10月21日

未来を切り開くプラズマ技術


[目標] 

プラズマ応用技術がわれわれの生活のあらゆるところに使われている。
照明、溶接、LSI製造などである。そして、現在もっともプラズマ応用技術の発展が期待されているものがプラズマ核融合発電である。
日本は、プラズマ核融合発電の発展に大きく寄与してきた。そして、数十年後のプラズマ核融合の実現に向けてさらに研究の発展が求められている。
小中高校生がプラズマ応用技術に関心を持ち、その研究を志していけば将来のエネルギー問題の解決に貢献できる。

[用意するもの]

プラズマライト(1,000円ぐらいから買えます。)
写真(プラズマライト、オーロラ、稲妻、太陽、ネオンサイン、蛍光灯、プラズマテレビ、アーク溶接、プラズマ切断、核融合発電実験装置など)

(照明を暗くする。)プラズマライトを点灯する。
(全体に見せた後、列に入っていって、聞く。)

発問1:

どんな色が見えますか。
(白、紫など)

発問2:

(触ってみて)熱いですか。
(そんなに熱くない。) 
(プラズマライトを消してから。スクリーンを見て。)

説明1:

白く光っているところを「プラズマ」といいます。

指示1:

いっしょに。  「プラズマ」

指示2:

下をいっしょに読みます。
「気体は熱を加えると原子が原子核と電子に分解する。この状態をプラズマという。」
(照明をつけて。)

説明2:

 自然の中にもプラズマはあります。

発問3:

なんですか。
(列指名。対応。)
(オーロラ。同じ人。)

発問4:

なんですか。
(列指名。対応。)
(稲妻です。)

発問5:

わかった人。(挙手)

指示3:

全員で。「太陽」

説明3:

太陽は私たちが見ることができる最大のプラズマです。
そして、太陽の莫大なエネルギーは核融合反応で作られています。

指示4:

いっしょに読みます。
「核融合とは軽い原子同士が衝突して重い原子になる反応」

説明4:

太陽では水素がすべて燃えるまで約100億年かかります。
だから太陽ができてから50億年たった今も燃え続けています。
私たちの生活の中にもプラズマを利用したものがあります。

指示5:

読んでください。
(指名)
「ネオンサイン、蛍光灯、プラズマテレビ、アーク溶接、プラズマ切断」

説明5:

ネオンサイン、蛍光灯、プラズマテレビはプラズマの光を利用しています。

発問6:

では、アーク溶接、プラズマ切断はプラズマの何を利用していますか。
(指名)
(熱です。)

説明6:

プラズマの熱を利用するもっとも重要なものはこれです。
将来のエネルギーに希望が持てるものです。

発問7:

わかるひと。
(挙手)(すごいですね。)
(指名)

説明7:

「核融合」(と思う人)(そうです核融合です)

説明8:

核融合反応が連続して起きるためには高温と高密度が必要です。
太陽は1500万度のプラズマです。日本では5億2000万度のプラズマ温度を達成しています。
さらに実現まで研究が続いていきます。

説明9:

核融合の燃料は、海水からとることができます。
世界中の海水では150万年分あります。

発問8:

核融合が実現したら例えば国同士がエネルギーを奪い合う戦争が
なくなります。他にどんないいことがあるでしょうか。
近くの人と相談してごらんなさい。
(2,3人指名)

参考図書
1 飛躍の軌跡・核融合  大田 充  ERC出版 2006
2 核融合の政治史 ロビン/ハーマン 見角鋭二訳 朝日新聞社 1996
3 ラングミュア伝 アグネ 1978
4 プラズマエレクトロニクス  菅井秀郎 オーム社
5 プラズマの生成と診断 プラズマ核融合学会 コロナ社 2004
6 プラズマエネルギーのすべて プラズマ核融合学会 日本実業出版社
7 パパが教える科学の授業 もりした 宝島社 2006
8 プラズマ加熱基礎論 高村秀一 名古屋大学出版会 1986
9 プラズマ物理・核融合 宮本健郎 東京大学出版会 2004
10 放電プラズマ工学 八坂保能 森北出版 2007
11 現代のプラズマ工学 堤井信力 講談社ブルーバックス 1997
12 21世紀のエネルギー プラズマ・核融合 河辺隆也、見角鋭二
                   岩波書店 1991
13 核融合エネルギー入門 ジョセフ・ヴァイス 本多力訳
                   白水社 2004
14 プラズマ エレクトロニクスからエネルギーまで
             谷本充司 電気書院 1990
15 プラズマ入門 ミランティエフ、ティエムコ 岸保左京訳
                  東京図書 1973


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