E-BOMBERのアホアホブログ

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わしも新エネルギー考えてみるかのう

 わしは一応電気屋ではあるが、エネルギーは専門外である。そんでも、中部電浜岡原発が停止し、若狭には福島第一同様、40歳を超える軽水炉とかが関電の4割以上の電気いこしてて(←電気はいこすとは言わん)、停止中のそれらの軽水炉の再起動の目処が立たず、敦賀に日本一危険な原子炉と言われる高速増殖炉もんじゅ」かてあることを考えたら、新しい電気エネルギー源に関心が向かざるを得んようなった。そこで、不肖ではあるが、色んな新エネルギー源候補について考えてみたろうかの。


 (オーランチキチキ)「や○きの委員会」で勝谷氏が毎週のように言うてる「石油を作る藻ォ」である「オーランチオキトリウム」のこと。海水または汽水内で有機物を栄養にして増殖し、石油によう似た炭化水素を作り出す。有機物が栄養とあるから、燃料に向かないバイオマスをエサにしてやればよい。勝谷氏が言うには、「東日本の地震津波で、200万haつまり2万平方キロの田んぼが海水に浸かってあかんようなってしもたさかい、そこに水槽造ってこのオーランチキチキ飼うたらエエやないか。ほしたら日本で使う石油みなそこで取れて、余った分輸出でけるし、余剰になったタンカーで中東に水運んだったエエやろ」てことらしい。


 確かにこれは面白そうではあるし、実用化に向けた研究に科研費とか出すだけの価値はあるやろう。せやけどすぐに実用化でけそうにはない。それに、石油がドル建てで取引されてんのに、円で買える油が出てきたら、日米がまたギクシャクせえへんか心配ではある。農地法による農地の利用の規制のハードルは太陽電池パネル並べるよりは低そうやけどな。


 (メタンハイドレート)いわゆる「燃える氷」で、日本近海に相当量埋蔵が確認されてる天然ガスの素。独立総合研究所の青山繁晴氏が言うには、1-2年で実用化が可能な見通しがあるそうな。これは要するに、メタン(CH4)に結晶水がくっついたもので、従来の天然ガス技術がそのまま利用でけるとこが多いんで、早くに実現が可能らしいねんな。


 ほな何で実用化でけへんかったかちゅうと、青山氏によると、「原発利権の圧力が開発を阻んでいた」からやそうやんけ。そう言えば、ソフトバンク孫正義氏は、こないだの参院行政監視委員会参考人として出席したとき、「風力発電の風車誘致には3年はかかるが、最後の審査に、なぜか原子力安全・保安院が顔を出す」て発言してたな。今や保安院も世間の見る目が厳しいんで、採掘にゴーサインが出やすい雰囲気やろうとは思う。ただ、これも石油程ではないにせよ炭酸ガスを出すし、メタンそのものが温室効果気体でもあるんで、環境利権が文句つけて来ェへんとは限らん。つくづく、利権とは醜く愚かしい。


(ナノアンテナ)アンテナのサイズは、概ね電磁波の波長のサイズに合わして設計される。せやから、理屈では赤外線みたいに周波数の高い(波長の短い)電磁波は、ナノサイズのアンテナ用意したったら、それをアンテナで高周波電流に変換でけるらしい。周波数300THzの赤外線の波長は1μmやから、素子の長さが500nmの半波長ダイポールアンテナと共振する(実際の研究ではループアンテナが採用されてるが、これもダイポールアンテナの一種)。


 ただ、これは単に普通のアンテナを小さしたモンやない。通常のアンテナでは、電磁場に置かれたアンテナの「放射素子」に、電磁誘導によって高周波電流が誘起されるんが動作原理やけど、ナノアンテナではそやなしに、電磁場とプラズマ化した電子が直接作用することによって高周波電流が発生する。


 ナノアンテナでは、アンテナ導体の表面プラズモン(量子化されたプラズマ(電離した電子と正イオンの集団)振動)が赤外線の周波数で電磁的に揺さぶられることにより、質量の軽い電子に、空間的に分布が発生する。それによって、クライストロンみたいな電子の密度変調が起こるんやろか、マイクロ波管やガンダイオードみたいに高周波発振するらしい。UHFやVHF用の通常の大きさのアンテナは、受信した電波のエネルギーの半分しか高周波電流のエネルギーとしてそれを取り込むことでけんことが知られてる。せやけどこれは、表面プラズモン散乱ちゅう量子論的効果によるんか、80%もの高い理論変換効率で高周波電流に変換でけるらしい。太陽電池の変換効率が高々30-40%やから、その効率の良さは凄い。これが実用化の暁には、冷蔵庫も冷房も電気なしでいけるようなって、しかも暑ければ暑いほど電気ようさんいこしてくれるようなるんやんけ(←せやから電気はいこすんと違うて起こすモンやちゅうに)。


 論文をちゃんと読んでへんのんで、何で80%もの変換効率になるんかわしゃわからん。考えて見るに、電子はフェルミオンなんで、周波数が高くなると、そのプラズマ振動数は古典粒子みたいに連続的な価をとることがでけんようなって、電子の速度が「フェルミエネルギー(絶対零度における化学ポテンシャル)」によって離散的に決まる。このとき、ナノアンテナのサイズで決まる固有振動数がプラズマ振動の分散関係を拘束すると考えられ、ランダウ減衰の効果も手伝って、アンテナの固有周波数の周辺の赤外線スペクトルもかき集めて電流に変換するからなんやろか?アンテナはレーザのファブリ・ペロ共振器みたいにエネルギー集中でけるほど強烈なエネルギー閉じ込めはでけんやろけど、ある程度はキャビティ効果を持ってるからかもわからんな。


 せやけども、これの研究もまだまだ始まったばっかしで、まだ1%しか直流の電気エネルギーに変換でけてへん。何でかちゅうたら、高周波電流そのものの漏洩しやすさもあるやろし、何ちゅうても高周波こなせる整流器(rectifier)がでけてへんかららしい。宇宙の太陽電池でいこした電気をマイクロ波に変換して、地球のアンテナでそれを受信・整流して直流電源とする「レクテナ」が早くから研究されてるけど、レクテナに使われる整流器のショットキーバリアダイオードでも接合容量や逆方向コンダクタンスが大き過ぎて、赤外領域の高周波電流を低損失で整流でけんみたいや。


 この高周波電流を、そのままの周波数で整流するやなんてムリかもわからん。真空ナノエレクトロニクスの技術をつこて、ナノサイズの極低容量の冷陰極二極管を開発することも考えたが、アンテナと一体化するんにはややこしそうなナノ加工技術が要るやろう。それやったら、第n次高調波発生(SHG・THGなど)ならぬ第n次低調波発生(そんなんでけるんかわしゃわからんが、周波数は逓倍よりも分周する方が楽やねんから、でけそな気ィすんねんけど)で周波数下げてから整流するとかでや?スプリアス発射とかで損失が出たら何のためにやっとるんかわからんから、1回の分周プロセスで周波数下げてから、低容量整流器で整流するんが得策なんやろな。


 ちゅうた具合に、わしの思いつくまま書いてみたが、他にも新エネルギー候補は地熱・海洋温度差・バイオマス・風力・潮力・オイルシェール・オイルサンドなどようさんある。それらが「原発利権」のパワーで抑え込まれて来たことを考えると、心中穏やかではおれん。しばきたいんは大勲位中曽根バーコードだけやあらへんど。