2011年5月15日日曜日

原子力発電所の水素爆発について メモ2

なにか、政治家は1号機の対策が進んでいると言う理由で安心感を与えてようとしてます。
「1号機のメトルダウンがわかったのは対策が進んだからだ」と言っていたように思います。
メトルダウンは2、3号機ですでに起きています。
メトルダウンによる放射性物質(恐らく2号機から)は、配線用ピットに流れででいました。
ここでは

原子力安全保安院5月13日現在の資料を中心に考えていきたいと思います。
資料(http://www.meti.go.jp/press/2011/05/20110513006/20110513006-3.pdf)は画質が悪いので別のウィンドか印刷してご覧ください。 

まず、原子力発電所の構造は複雑なので基本的な所を確認しておきましょう。

原子炉格納容器(以下 格納容器)の中に原子炉圧力容器(以下 圧力容器)があり、その中に核燃料棒、さらに中に核燃料があります。


圧力容器で水を蒸気に変えて80万キロワットの電力を得るわけで、発電時(停止時でも)は中の圧力は高圧になっています。(冷温停止は別ですが・・・それでも水は循環し続けなければならない)

1. 2.5月13日現在の状況

(今までも、多分に妄想的ですが、書いたほうがよいと判断しました。申し訳ありませんが一つの考えとしてお読み下さい)

1.1 1号機の状態
1号機のメトルダウンが明らかになりました。

圧力容器の水は核燃料棒が設置されている高さの1m下までしかないと報道されています。
核燃料は溶けて圧力容器の下に溜まり水をかぶった状態と考えられています。(ここまではよいでしょう)


報道では「圧力容器に水を給水していたので、圧力容器に水が溜まらない・・・」とのことで
圧力容器の強烈な放射性物質が外へ漏れていることになります。
NHKはわざとか?騙されたのか?圧力容器の水は圧力容器→格納容器→圧力抑制プールに漏れているイメージで報道しました。(5月13日だったかなあ)
事実は、疑わしいです。

1.1.1  放射能水は1号機から漏れているのか?
資料には
圧力容器の圧力にABがあります。
ABが具体的に何を意味しているか不明ですが圧力は上昇傾向とありますから、最高と最低なのかもしれません。
Aは0.586メガヘクトパスカルですから約5860hPaで大気圧の5~6倍
B1.396メガヘクトパスカルですから約13960hPaで大気圧の約14倍です。
一方、圧力容器を包みこむ格納容器の圧力は0.12hPaですから大気圧と同程度です。

水漏れは今に始まった分けでないはずですから・・・
圧力容器→格納容器→圧力抑制プールへと漏れれば格納容器の圧力が上がるはずです。
高温の水が吹き出しているはずだからです。(後述 2号機の状態 参照)

水漏れは、圧力容器に水を送る配管で起きていると考えるべきでしょう。
(東電もそのように考えている。専門家にとって原発のウィークポイントは配管にあるのは常織だと思います)
高放射能水が、東電が予想したように地下に溜まっていると考える(13日)の自然な発想だと思います。
事実もそうでした。(14日)
そうした信頼できない配管を使うことは原子炉の高放射能水を外に出すことですから許されません。
早急に圧力抑制プールの水を圧力容器に回す計画を立てるのは当然だと思います。

核燃料は圧力容器の下にある溜まり水の中にあるとするのは恐らく正しいでしょう。

1.1.2 圧力容器に溜まった核燃料 
資料によると圧力容器下部温度が100℃を切っています。
 だからと言って核燃料の温度が100℃位と推測はできません。
 核燃料が水を温めて圧力容器の圧力を大気圧の5~6倍にしているのです。
 この圧力は水蒸気圧です。
 これだけの水蒸気圧に対応する露点温度(このケースの場合は湿度100%ですから水の温度になります)が何℃になるか私にはわかりません。
(私の使っている計算式は圧力が高すぎておそらく意味がない)
圧力容器の中の水は高温高圧になっていると判断すべきです。
 
 この高温高圧状態は核燃料が作り出しているのです。
 
 溶けた核燃料の温度分布は水と接触する表面は比較的温度が低く、中は温度が高いはずです。
 この温度差が高ければ・・・壊れやすい・・・破裂しやすいはずです。
 壊れて、どんなアクションがあるのかないのか恐らく不明です。
 (NASAならすぐに実験するでしょうけど・・
 
 いやな想像ですが、高熱で傷ついた圧力容器がこのアクションで壊れるかもしれない。
 チャイナシンドロー厶の危険はまだ去っていないと思います。
 なた、恐らく圧力容器が壊れれば、格納容器の圧力も急激に高まります。
 その影響はどうなるのか?私にはわかりません。

1.2  2号機の状態

1.2.1 2号機は水素爆発を起さないのか? 
    圧力容器の中の温度は不明ですが、圧力容器が壊れていなければ核燃料は発熱しますから圧力容器の圧力は1号機のように高くなるはずです。
 圧力容器は壊れて、圧力容器と格納容器の圧力が同じような圧力になっていると考えるべきと思います。 
 圧力容器の圧力はABとも0.083メガヘクトパスカルで大気圧の約0.8倍、格納容器は0.055メガヘクトパスカルで0.6倍程度?
 「 格納容器の圧力が大気圧より低い」でネット検索したが事実らしい?
 気密性が保たれて入れば(真空容器のようなものなら)、中の圧力は水の飽和蒸気圧にはなりまするが??・・・
 
 機密性が高く作られるのは、考えて見れば当然かもしれない。
 (圧力が低くて空気が入り込むなら、圧力が高いと水が外に漏れ出すことになる、そんなことはあってはならない・・なるほど うまくできてる。)
 
 サプレッションプール(S/P水温)は66℃ですから、この程度なら私の使ってる計算式でも参考になると思います。
 気密性が保たれていれば湿度100%です。66℃の飽和蒸気圧は264hPa=0.0264メガヘクトパスカルとなりました。
 オーダー的にはあっています。
 窒素が入れられた形跡はないようです。
 東電のプレスをみても「1号機は窒素いれた」と書いてありますが「2号機」にそうした記述はありません。


 「サプレッションプールが壊れているかも?」との記述もあり、現実に高放射能水はピットに流れ出していますから、空気がかなり入り込んでいることになります。

 いつ水素爆発が起きてもおかしくないですね。
 東電の説明とはちがいますが、東電は起こらないと思ってるでしょうけど・・・
 (私も思わない)



1.2.2 高放射能水は漏れつづけているか?  
 サプレッションプール(=圧力抑制プール)の損傷の可能性も指摘されているが、
 格納容器(圧力抑制プールを含む)からの高レベル放射性物質の漏れは格納容器の圧力が高かった一時期で現在の漏れはあってもわずかなのかもしれない。
 ただ、圧力容器と格納容器の圧力差はほとんどありませんから、メルトダウンで圧力容器には穴が開いていると考えるべきでしょう。
 2、3号機は深刻な状態だと思います。

1.3  3号機の状態
 2号機と同じで、圧力容器は壊れているようです。
 あの爆発です。核燃料を貯めておくプールはどうなっているのでしょう?
 資料からはわかりません。
 しかし、核燃料プールは復旧作業を難しくするでしょう


  2012/2/12 コメント 核燃料をこんな簡易プールで保管するのは気違い沙汰で論外です。
          テロ対策などとりようがない。  


 こうしたプールは面倒でも何の配管も繋がっていない別の建物に移すべきですね。
 

 ・・・ まあ、原子力発電を使うならの話ですけど・・・
 
 もう、安全神話は作れませんから原子力発電はコストがかかるものになります。
 どのみち、電気料金の値上げ避けられない。
 
 現在の避難者の生活破壊は都会の便利な生活と切り離して考えるべきではありません。と思う。

 しばらく、2、3号は手がつけられませんからチャイナシンドロームが起こらないのを祈るしかないようです。
 しかし、あわててないようにもみえるので、チャイナシンドロームは起こらない自信が東電にはあるのかもしれない。
 そうなら、東電は説明すべきでしょう。
 
 ・・・東電が説明しても信じないかなあ??

(このメモ1、2は適当な時期や事実がわかれば削除するつもりです)
(3月15日に最初にUPしました)
 

原子力発電所の水素爆発について メモ1

私は「素人ながら原子力発電所の水素爆発は、タービン冷却用の水素が原因なら納得できる」としました。(偽である可能性が高かそうですが・・・)

しかし、この原子力発電所の水素爆発は東京電力等の発表や報道番組を見てもわからない。
何かイライラします。

原子力発電所の爆発事故が何かわからない原因は
事故を起こしている原子炉が4つあってそれぞれ病状が違うこと・・・
原子炉の構造が複雑であること・・・
基本的に「東京電力等の発表や報道番組が信じられない」こと・・・
私の知ろう意欲がたりないこと・・・
だと思います。

私のような「しろうと」の考えなど・・・と思っていたのですが、それではいけないような気がしてきました。
月並みですが、原発は一人一人が考えどうするか考えるべきのようです。
専門家に任せきりにしたのが、今回の人災なのですから・・・

とりあえず、避難指示が出された3月11日まで振り返ります(メモ1)。それからメトルダウンが確認された1号機等の現状を考えて見たいと思います(メモ2)。


初めに、原子力発電所の事故はどのようなことが想定されているか整理しておきましょう。

現実的な原子力発電所事故の想定は、

配管が壊れて放射性物質がまき散ること
次に、2重3重の仕組みをかいくぐって、今回のようなメルトダウン
さらにはチャイナシンドロームがあります。

さらにすさまじい現象(「原発は何故危険か」 田中 三彦著 岩波新書P79あたりから)もありそうです。

事故対応をされている方には申し訳ないですが、今のうちにどんな事が起こった、また起こりそうなのか?考えるのも意味のあることだと思います。


. 東京電力の発表「プレスリリース/ホームページ掲載情報」から
3月11日地震が発生して1、2、3号が自動停止し4回のプレスがありました。

第1報要旨
「午後2時46分頃の宮城県沖地震で、外部電源を失い、かつ非常用発電機が壊れたので原子炉を運転できない」
震度は6強程度だったようです。
非常用発電機がこの時壊れたようです。

2報要旨
1号機および2号機の非常用炉心冷却装置について、注水流量の確認ができないので、法律に基づいて念のため午後4時36 分決心して関係行政機関へ通報した」
非常用炉心冷却装置について何か説明しているようですが?

想像は避けたいのですが・・・圧力容器の温度が高くなって非常用炉心冷却装置が働いたようなので関係行政機関へ通報したと読むべきなのか?
助けがありました「原発は何故危険か」のP77あたり、ECCSEmergency Cour Cooling System=緊急炉心冷却系)は、冷却材(水)喪失がおきると、スクラム(核分裂を抑える制御棒の挿入)とともに炉内に水が注入されるシステムのようです。
これも想像ですが、「原子炉圧力容器の中の水位がさがると働くシステム」のようです。
非常用炉心冷却装置が動いた事自体が大変な事故が起きたことになります。
それも、強い余震が続く中です。

この第2報は

のことです。

3報要旨
「1号機においては、非常用復水で原子炉内の蒸気を冷やしており、2、3号機については、原子炉隔離時冷却系で原子炉に注水しております。」
原子炉は冷やしているとの趣旨のようです。
非常用炉心冷却装置が動いたのは本当だったので次のステップに移ったわけです。
(自動的こうしたステップに進むのか、何らかの判断があって進むか?私は知りません)

文章から非常用復水器と原子炉隔離時冷却系が違うことがわかりますが・・

下の図は 原子炉隔離時冷却系で、リレーをとってしまい原子炉隔離時冷却系が正常に働かなかった例を説明するために使われた図のようですです。
常織的にはリレーは交換するもので、取り去ることはありません。
申し訳ないですが・・・わざとはずした(犯罪)と私は思います。


図をみても非常用復水器と原子炉隔離時冷却系の違いがあまりよくわかりませんが、原子炉隔離時冷却系は外部電源がなくとも原子炉を冷やすことのできる「最後の砦」的なシステムのようです。
これで、だめなら後は人間がなんとかしろと言ったところでしょうか

4報要旨

1号機および2号機の非常用炉心冷却装置について、注水流量の確認がで
きないので、念のため午後4時36 分に、原子力災害対策特別措置法第15 条第1項
の規定に基づく特定事象が発生したと判断しました。
そして、水位の低下で放射性物質がでる可能性があり政府が住民に対し避難勧告をだした
と言っているようです。

このあと、1号機の原子炉格納容器の圧力が高くなってベント(圧力抜き)作業につながりました。


2 3号機の水素爆発
 その後の1、3号機の水素爆発はご存知だと思います。
この映像の現象を東京電力は、「大きな音がして白煙が上がっている」みたいな表現をしてました。


2012/2/12 コメント
今見ると明らかに水素と酸素が結合して起こる爆発とは明らかに違う


こうした、映像は国民が「経済」と「安全」をどのように考えるかの資料だと思うのですが・・・


.雑感
「非常用復水器」とか「原子炉隔離時冷却系」を検索して思ったのですが、
何と原子力発電所の事故が多いことか、火災事故も多発しています。
原子炉や発電機へ可燃物を持ち込むには担当者がチェックをしているようです。
原子力発電所における火災の発生防止対策の現状と課題 」を参照)
原子炉やタービンが収まる建物にガスボンベのような可燃物が残っているはずがないと思うのですが・・
4号機にガスボンベや油のような可燃物が残っているらしいとの報道はどこかで間違った情報が紛れ込んだ誤報(情報操作?)ではないでしょうか?


配管事故には「放射性物質を含んだ水」とやはり「水素」の漏れがあるのではないかと思います。


(5月15日に最初にUPしました 誤りがあったことをお詫びします。)










2011年4月27日水曜日

温室効果ガス(GHG)は赤外線を放射しているのか?


温室効果の説明でHOが使われる事があります。
例えば、講?社のブルー?ックスから出ている「気象?入門」です。
(まだ出版しているようだが、著者と出版社ははずかしくないのでしょうか?)

「気象学者は第2法則を知らない」と書いたのは間違いではなかったようです。

「気象?入門」は温室効果をステファンーボルツマンの法則やキルヒホッフの法則を根拠にしているようですが、それらがどのような法則かほとんど説明していません。

ここでは、ステファンーボルツマンやキルヒホッフの法則からGHGの代表である水、HOがどのような赤外線を放射するのか考えたいと思います。
ステファンーボルツマンの話は大半は繰り返しになりますので、まずキルヒホッフの法則から検討しましょう。

1.キルヒホッフの法則と温室効果
「気象?入門」ではおおまかにキルヒホッフの法則を物質Aがある特定の周波数Bの光子を吸収するとき、ABの光子を放射しやすいとしています。
そして、「気象?入門」は物質AHO)は光子Bを吸収する。吸収するのだから上空のABを放射していると根拠なく断定しています。
科学者とは思えない論理の飛躍です。(詐欺師ならウソを承知でするでしょうけど・・・)

どのような条件で放射や吸収をするのか少し考えたいと思います。

例えば、私のキーボードのわきには銀色のマグカップが見えています。
このマグカップは可視光を吸収し、吸収しなかった可視光が反射されて私に見えていると思います。
私はマグカップが吸収した可視光を放射しやすいと信じています。
しかし、マグカップが可視光を放射している所を私は見ることがないでしょう。
(ありえない。可視光は太陽から発せられたものです。つまり、常に吸収された可視光を目に見える程度放射するためには太陽と同じくらいの温度にならないといけません。そんな温度でマグカップは存在できない・・)

私の勝手なイメージかもしれませんが・・・原子核を回る電子軌道を考えてみます。

原子が特定の光子を吸収したとき電子の軌道が内側から外側に変わり、逆に電子の軌道が外側から内側に変わったとき光子を放射すると習った気がします。
2つの軌道間のエネルギー差は、一定と考えてよいでしょう。
光子のエネルギーはhνなので特定周波数の光子を吸収や放射をすることになります。
これで、特定の周波周の光を吸収する物質は同じ光を放射しやすいとのイメージができているのだと思います。

さて、吸収とは、光子が原子に飛び込みます。
原子と光子の間に特別に強い引力が働く訳ではないので現象は偶然によるものと思います。

原子集団(=物質)でも事情は同じでしょうから、物質が光子を吸収するか放射するかは基本的に偶然・確率的な現象だと解釈されます。

物質が光子を吸収や放射する場合を考えてみましょう。
環境の温度が物質の温度より高ければどうでしょう。

環境=空間には光が満ちており、その光子の数と周波数の分布は温度によって決まります。
これはステファン・ボルツマンの法則として知られています。

環境の温度の高ければ、環境には物質が吸収するのに適した光子がたくさんあることになります。
偶然・確率的に吸収や放射がおこるなら、
物質が光子を吸収する確率がたかくなるでしょう。
人間には物質が光子を吸収していると見えるはずです。
逆に環境の温度が低ければ、人間には光子を放射していると見えるはずです。

このことは環境と物質の温度が違えば、放射と吸収が同じ確率になるように環境と物質の温度は変化すると言うことです。
所謂、熱平衡状態になるはずです。(エントロピーが増大して熱平衡になる)

原子集団と環境の温度が同じなら、放射や吸収によって2つの温度が違ってくるなどということは決して起こらない。

これが、キルヒホッフの法則が言っていることのように思えます。

GHGが環境の赤外線を吸収しても、GHGが環境の温度より暖かくなることは決して起こらないわけです。

キルヒホッフの法則と「温室効果」は関係がありません。

2.ステファンーボルツマンの法則と温室効果

2ー1そもそも、ステファンーボルツマンの法則とは?
例えば、目の前に1立方メートルの空間を考えます。
こうした空間は真空でも、光子で満ち満ちています。
1つの光子はEhνのエネルギーを持っています。hはプランク定数でνは振動数です。

ステファンーボルツマンの法則は
物質と空間が熱平衡状態にあったとき、空間にどのような振動数(周波数)の光子がどれだけあるかを説明するものです。

空間が物質に放射した時、物質も空間に同じだけ放射していなければ熱平衡状態が崩れてしまいます。
こうして、物質も放射していると結論されるのです。

振動数と光子の数が分かれば、1立方m当たりにエネルギーがどのくらいあるか分かることになります。
こうしたエネルギーを全部足し合わせた結果が温度Tの4乗に比例していたのをステファンさんが実験で確かめました。

EμT^4

これが原点です。

熱平衡状態にある大きな部屋(空間)の中に小さな部屋Aがあれば、AからはT^4に比例する電磁波を放射しますが同時に同じだけの電磁波が飛び込んできます。
これがステファンーボルツマンの法則の前提なのです。

一般に言われるステファンーボルツマンの法則(?)は、
こうしたエネルギー密度の空間からは
E’σT^4
(一般的(?)に使われるσμ の関係は σ=4μ /C です。 C:は光速)
のエネルギーが放射されているとするものです。

この放射エネルギーは量子力学からではなく電磁気学から計算されているようです。

しかし、このように考えられた空間には同じだけのエネルギーが飛び込んでくる前提が抜け落ちてしまいました。
電磁気学の計算は
空間が熱平衡になっていなければ正しいとおもいます。
(厳密には非平衡の熱力学はとても難しく証明するのすごく大変なようです。証明できないかもしれません。)

電磁気学では熱平衡になっておらず

「放射源のエネルギー密度がまわりの空間のエネルギー密度より高いこと」
=「放射源の温度がまわりの空間の温度より高いこと」

が前提になっているように私には思えます。

放射冷却は放射で説明されますが・・
例えば 発信器で考えますと・・・
1.発信器の発振部と環境のエネルギー密度が同じとは発振部と環境が同じ温度だとなります。
2.発信器の温度が環境の温度と同じということは発信器の電源がOFFになっている。
3.発信器は電磁波を放射しない。

放射するにはエネルギーが必要ですが、スイッチOFFで電源(エネルギー)がありません。
発信機や環境の温度を下げてエネルギーをひねり出して放射することは第1法則=エネルギー保存則を満たしますが、第2法則に反します。

第2法則とはどのような法則か?
第2法則の1面を紹介してみます。
水1gを1℃上げるには4.2Jのエネルギーが必要です。
エネルギー保存則から、広大な海の温度を1℃下げてほぼ無限のエネルギーを手に入れることができることになります。
このエネルギーを使うと最終的に熱がでます。
この熱を海に捨て、再び海の温度を下げてエネルギーを手にいれます。
これを、第2種の永久機関といいます。
こんな都合のいい話は現実にはありません。
物理学は観測事実=経験則から広大な海の温度を下げて無限のエネルギーを手に入れることなどできない=第2種の永久機関は存在しないと第2法則にまとめたのです。

「放射冷却」は、発信器が自らの温度を下げてエネルギーをひねり出して放射していることになります。
「放射冷却」は第2法則に反する夢の発信器(第2種の永久機関)となります。

2ー2ー1空間を1度だけ温める
さて、蛇足になりますが、空間は真空とは限りません。

空間んは光があり光の形でエネルギーを持っています。
空気には窒素とか酸素があり運動エネルギーをもっています。
空間とそこにある空気(物質)のエネルギーを比べてみましょう。

ステファンーボルツマンの法則から
27℃1立方mの空間を1℃上げるのに必要なエネルギーは約 8×10^8 Jとなりました。

(ここから8×10^8 Jを計算しますが・・ 目的は数値を比べるだけなので 計算に興味のない方は2ー2ー2空間と理想気体を温める(理想気体)へ )

1立方mの空間のエネルギーをUT)とすると、これを1度上げる
エネルギーΔEUT+1)ーUT)です。

ステファンーボルツマンの法則からUT)= μ T^4ですから

ΔEμT+1)^4μ T^4≒4 μ T3
となります。

μ ≒7.6×10^ー15                                           (erg/cm^3k^4)だそうですから
   =7.6 ×(10^ー15(10^ー7)×(10^6)  (j/m^3k^4)
        =7.6 ×10^ー16                                            (j/m^3k^4) 
 
T=300k≒27℃)とすると
ΔE(300)^3≒4×.×(10^ー16)×27×(10^6) 
      =(10^ー8)  (j/m^3k)

27℃1立方メートルの空間を1℃上げるのに必要なエネルギーは約 8×(10^ー8)J(ジュール)となりました。
(10^2は10の2乗のことです。)

2ー2ー2理想気体を1度だけ温める
空気を理想気体とします。
1013hPa,27℃で1立方m中にある理想気体(N2、O2やH2など)を1℃温めるには約840J必要になります。

1立方mの空間ある常温、常圧の理想気体と空間自体を1℃上げるエネルギーはそれぞれ
理想気体=840 J
空間=8×(10^ー8) J
 ですので、10の10乗も違います。
地球上では、空間が光で持つエネルギーと物質が持つエネルギーを比べれば、桁違いに物質のエネルギーが大きいことが分かります。
理想気体の温度より空間の温度が多少高くても空間の電磁波が理想気体を温めるなど事実上ないのです。
GHGが環境の赤外線を吸収したからと言っても、もともとGHGを温めるほどの赤外線は存在せず、GHGの温度は事実上あがりません。

(840Jを計算します。計算に興味のない方は 飛ばして 2ー3シュテファンーボルツマンの法則と温室効果へ・・・)
計算しますと
1モルの状態方程式は
PVRT V=(RT/P
まず、Pを1気圧に固定して、0℃と27℃の理想気体の体積を計算します。
V/T1)=(V2/T2)でV2=V1(T2/T1)となります。
よく知られているように、1モルの理想気体は
P1=1013hPa(1気圧)
T1=0℃=273.1k
V122.4×103立方cm
だったと思いますから、
P2=1013hPa
T2=300k(≒27℃)
V2=22.4×10^3×(300/273.15)25×10^3立方cm
25×10^3立方cm1モルあることになります。

結果1013hPa、300kでは1立方mあたりある理想気体は
1(立方m÷25×10^ー3(立方m/モル)=40モル
となります。
2分子の定圧比熱は29j/モルのようですので
1モルの定積比熱はマイヤーの法則からCv=(Cp ー R 29821 (J/mol K) 
RPVRTR) 
となり、1立方メートルの空間にあるN2の温度を体積を買えずに1度あげるエネルギーΔE’
ΔE’Cv×40=21×40=840 ( J/m^3K)
となりました。
1013hPa,27℃で1立方m中にある理想気体(N2、O2やH2など)を1℃温めるには約840J必要であることになります。
一方、1立方mの空間を1℃暖めるのに必要なエネルギーは(10^-8)Jでした。
840J と(10^-8)Jです。

この違いは、空間の持つエネルギーは物質の持つエネルギーにしてみれば無視できる程度のエネルギーしかないと言うことです。

2ー3シュテファンーボルツマンの法則と温室効果
温室効果説の中にCO2が放射する赤外線が太陽放射に加わり大気を温めるとするものがあります。
「気象?入門」の他に環境省のパンフレット「温室効果のメカニズム」がそうです。

しかしCO2がなくとも、シュテファンーボルツマンの法則に従う赤外線が太陽放射に加わっています。
従ってCO2の赤外線放射で大気を温めるにはCO2の温度が大気より高くなる必要があります。

しかし、「1.キルヒホッフの法則と温室効果」で見てきたとおり
CO2は地表や環境の温度より高くなれません。

CO2が赤外線を放射しているでしょうが、もともと太陽放射に加わっている赤外線量は変わらないのです。
窒素や酸素が放射している赤外線量とCO2が赤外線を放射している赤外線量は同じなのです。
赤外線量と周波数分布は物質にはよらず、Tの4乗によって決まるのです。

シュテファンーボルツマンの法則と温室効果とには何ら関係はありません。
温室効果でシュテファンーボルツマンの法則を引き合いに出すのは失礼な話です。

3.温室効果の運命
「気象?入門」は温室効果ありきでHOに赤外領域の光子を吸収(事実)させたり放射(ウソ)させたりしています。
しかも、放射するならH2O冷えないかとの疑問を持ちます。
放射と吸収を繰り返してどうして温度が上がるのか?
エネルギー保存則から温度は上がりようがないのです。

地表付近が温まるには第一法則=エネルギー保存則から、別枠のエネルギー源が必要です。
「温室効果」と第一法則との矛盾があるのです。

温室効果ガスが大気を温めると主張するなら、そのエネルギー源を示すのは当然のことです。

結果、「温室効果」が「エネルギー源」を説明した瞬間、温暖化の原因は「温室効果」ではなく、その「エネルギー源」になってしまいます。

温室効果は、こうした常識で分かる矛盾を抱えています。
経済学者や環境活動家が温室効果を温暖化の原因と主張するのは無責任なのです。 

赤外線が滞留して温度が上がるとは、どのようなイメージでしょうか?
赤外線の量がステファンボルツマンの法則から予想される量より多くなると言うことでしょうか?
それなら事実と反しています。
赤外線量が増えているなどおきていません。

赤外線が滞留している事実を示していないのです。

.CO2が吸収した特定周波数の赤外線光子はどうなるのか?(一つの考え方として)
本来、私などが扱える問題ではありませんが・・・

赤外領域の光子はガス(単体)のCO2やHOが吸収しているのではCO2やHOの小さな集団、氷粒やドライアイス(ドライアイスは事実として存在しているようです)が吸収しているのではないかと私は思います。

大気中には個体や液体のHOCO2が浮いています。そうした粒が光子を吸収し、そのエネルギーでさらに小さい集団に分裂する。
CO2やHOの小さな集団はもともとエネルギーが不足した状態にありますから、小さくなった集団は再び結合すると思います。
これならば温度上昇はありませんので第2法則や第1法則に抵触しないと思います。

・・私はこの考え方が正しいと主張するつもりはありません。
しかしGHGが赤外線を吸収する奇妙な現象に興味を示す学者さんはいないようです。

GHGの「赤外線吸収メカニズム」が分かるまでには、時間がかかりそうです。
こうした赤外線の吸収という現象は
1法則や第2法則に従っています。

「気象?入門」は気象らしく(?)第1法則や第2法則を無視しています。



原子力発電所の水素爆発について



今回の震災についてお見舞い申し上げます。
(震災というにはあまりにも激しい現象ですが・・・)

気象とは直接関係がありませんが・・・


原子力発電所で爆発が報じられ、爆発の翌日あたりに水素爆発だと報じられたと記憶しています。
水素は原子炉から漏れ出た物ではなく、放射能漏れの恐れはないと解説されていたように思うのですが私の記憶違いでしょうか?

爆発のメカニズム(どうして爆発するほどの水素があるのか)は当然報道されるだろうと思っていたのですが、くわしい説明はありませんでした。
そして今も私には理由が納得できません。

当時、核燃料棒の破損はないとされていました。
核燃料とH2Oは直接接触していないとの状況で、水素爆発と確認されたことになります。
 核燃料棒が破損してなくとも水素が発生するなら、原子炉点検中の核燃料棒プールなんて危なくてオープンにしていられないはずです。

47日夜の民報TVの解説では、「燃料棒が破損して水素が発生したのではないか?」との解説がありました。
専門家からすれば、燃料棒が破損して核燃料がむき出しにでもならなければ大量の水素は発生しないと思われたのでしょう。

私には原子炉で爆発を引き起こすほどの水素が発生するとは思えませんが、放射能が水を分裂させるのは事実のようです。
しかし、ネットで見る限り、そうした水素は核燃料を閉じ込めている外壁を腐食させる、あるいは体内の水を含んだ組織にダメージを与えるイメージで爆発とは結びつきませんでした。

Wikipediaで 原子力発電 を調べても水素に関する記述は見当たりません。
何気なく タービン発電機 をたどると原子力発電プラントのタービン発電機に冷却材として水素が使われ「大気圧の25倍に高められており、更に発電機を収める容器は万が一の爆発による圧力にも耐えられる構造となっている。」
とありました。
この爆発とは何を意味しているのか?わかりませんが・・・
おそらく巨大タービンを冷やすのに大量に水素が使われていると思います。
いい加減なことを言って申し訳ないのですが
こうした水素が、建物をボロボロにした爆発の原因なら納得できますし、解説のとおり発電機を収める容器は爆発に耐えたのかもしれません。
(こうした所で大量の水素を使うのは気味が悪い、お金がかかっても水冷式にすべきと思います。
原子炉の核燃料は使った後もリスクが続き、管理にお金がかかる金食い虫だと思うので、
稼働しているものには、それくらいのお金はかけるるべきと思います…電力料金に跳ね返りますが・・・
・・・まあ、原子力発電を続けるならの話ですが・・・)
原子力発電は安価なエネルギーであることから、利用が拡大したようですが
今回の「大きな不幸」をもたらした人災から、決して安価なエネルギーではないことが明らかになったと思います。 どこが「最小不幸」なんだろう?
報道について
私には水素爆発が起きた時、原子炉は大きな事故に至らないと「報道」されてきたように思える。
すくなくとも、TVで流れた先生の解説ではレベル7なるとの印象は持てなかった。
おそらくは、90%以上、原子力発電推進派の偏った解説を毎日(今も)聞かされていたのだろうと思います。
 また、
現在進行形の「原子力事故」と「チェルノブイリ」と比較するのはよいけれど、「史上最大の原子力事故」は「チェルノブイリ」と洗脳するは好ましくない。

・・・・・・・・・・・
しかし、エネルギーを消費して便利な生活をしているのも事実です。
「エネルギーを使わなくても(消費を抑えても)便利な生活ができるような方法を考えるべき」とは思うのですが・・・
・・・・・・・・・・・

2011年2月22日火曜日

福岡の経年変化 --そもそも温暖化とは?--

地球温暖化(ちきゅうおんだんか)とは、地球表面の大気や海洋の平均温度が長期的に見て上昇する現象である。単に「温暖化」と言うこともある。(=気候変動:広辞苑より)
だそうです。

しかし、「温暖化」は今現在の問題です。
地球の誕生から現在にいたるような1億年単位のスケールではなく100年とか10年単位の問題だと思います。

こうした時間単位で地表面の温度が上がっているのは、気象庁の観測からも明らかなようです。

しかし、温度が上がっても相当温位が同じなら単位質量あたりの空気が持つエネルギーは同じです。
単に乾燥化が進んで温度が上がっただけかもしれません。


こうしたエネルギー概念を持って「温暖化」が調査されているのか?

そうした話は聞いたことがありません。

「温暖化」の原因が「温室効果」ときめつけ、「温室効果」を仮定した奇妙なモデルで予想する。
そうした予想と言うか占いCO2排出25%削減などと馬鹿げたことになっています。

「温暖化」は私の手におえるような問題ではないのですが…
「温室効果」を仮定したモデルで予想するよりはマシだと思えますし、税金の無駄使いでもありません。考えるのは自由です。…

幸いにも、20~30年分の扱いやすい気象庁の観測データもそろってきています。

ここでは、手始めに福岡のデータを見ながら、どのように温暖化を調べるたらよいのかさぐってみたいと思います。

1つの観測地点から温暖化しているなどと結論することはできませんが温暖化をどのように調べるか、ヒントがみつかるかもしれません。…


1.地球温暖化の原因とは?

温暖化の原因は大原則である「エネルギー保存則」=「第1法則」を満たさなければなりません。
一番のエネルギー源は勿論太陽ですが、太陽からもらうエネルギーの変化は100年とか10年のスケールで大きく変わらないとします。


また、温暖化は人間が引き起こしているとの前提に、エネルギー保存則から2つのケースを検討すべきだと思います。

1.人間が使うエネルギーが大気を暖めている。
2.何らかの化学物質の変化により、乾燥化などしてエネルギー保存則は満たすが温度は上がる。

原因が1.ならば、乱暴な話ですが地表付近に溜まったエネルギーを宇宙に捨てればよいことになります。

台風は地表付近に溜まったエネルギーを対流圏と成層圏の境界付近に輸送する現象かもしれません。(「温室効果のメカニズム」5.成層圏へのエネルギー輸送 参照)


原因が2.ならば、変化する科学物質等があるはずです。そうでなければ第2法則に反します。
対策としては、そうした化学物質を出さないor無くなればよいわけで楽天的なストーリーになる可能性があります。

「温室効果」はこれに近いと思われるかもしれませんが、エネルギー保存則が成り立ちません)



ところで、2.を温暖化と呼ぶのは適当ではないような気がしますので…


ここでは、1.を温暖化、2.をとりあえず乾燥化(乾燥化だけではないかもしれない)と呼ぶことにします。

2.福岡の経年変化

2.1福岡の気温
次のグラフは、福岡の平均気温をプロットしたものです。




毎時の24個の気温を使って1日の平均気温としたのは1990年頃からで、以前は3時間毎等のデータを使って整理しているようです。
気温は乾燥空気のエネルギーに対応していると見なすことができます。

読みにくいので平均気温の10年移動平均をとってみます。




1950年頃と1990年頃を境に温暖化or都市化or両方が顕著になっているようです。

1961年から気温、気圧、蒸気圧のデータがホーム・ページから得られますので、1961年以降について調べていきます。
気温の移動平均から、1960年から2010年にかけて約1.5℃の上昇がみられます。


次のグラフは3,9,15,21時の各気温平均値です。



温度の上昇は夜間の時間帯で顕著ですが15時にはそうした傾向は顕著ではありません。
大雑把に見れば、3時と21時の平均気温は2~3℃上がっているように見えます。10年移動平均が1.5℃程度ですから平均気温の上昇は夜間の気温上昇によるものが主なようです。

日中は太陽からもらうエネルギーと水蒸気の形等で上空に輸送されるエネルギーとのバランスは保たれ変わりようがないのかもしれません。
多くの地点を調べなければなりませんが…


2.2福岡の相当温位
次に単位質量のエネルギーに対応する、相当温位をみてみます。

3時に温暖化の傾向があるかもしれない程度で、9時や15時のデータには温暖化の傾向はないとするのが適当でしょう。
21時はちょっと確かめてみましょう。
最小2乗法で、直線を引くべきですが面倒なので5年移動平均をみます。
1977年以降は温暖化しているように見えますが…寒冷化していた時期があったことになります。
相当温位(エネルギー)の経年変化など調べられていませんので、この変動が異常なものかどうか、私には今のところ判断できません。
乾燥空気がこれくらい変化すれば完全に異常です。
(エネルギーの経年変化を調べないことのほうがもっと異常なのかもしれませんが…)

 
ただ、現地気圧の観測をみると1977年前後で私には不連続に見えます。
乾燥装置の変更があったのかもしれません。
やはり不自然におもえますので1977年以前の相当温位のデータは使わない方がよいのかも知れません。

2-3福岡の水蒸気圧
相当温位が上がる要素は、温度と水蒸気圧です。03時と21時の相当温位が上がっています。水蒸気圧が上がっているか確かめましょう。参考のために09時、15時のグラフも示します。
(本来はePですが大気圧Pは一定とみなしてよいと思います。)


大雑把にみて、1960~1980年にかけて水蒸気圧に低下傾向が見られ、その後多少の変動をしていますが上昇傾向はみられません。
大きな上昇傾向はないと思えます。
1960~1980年にかけて都市化により緑がすくなくなり乾燥化が進んだのかもしれません。



少なくとも気温が上がれば、水蒸気圧があがり温室効果の暴走が起こるとの「おとぎ話」は起きてはいないようです。


温室効果で水蒸気の温度が上がるとはH2Oの分子の平均運動エネルギーが大きくなることです。平均運動エネルギーが大きくなれば(水蒸気の分圧)水蒸気圧は上がります。水蒸気の温度が上がらなければ大気を暖められるはずがない。



3.雑感
ここでの前提は「温暖化は人間が引き起こしている」としています。
相当温位の(3時と21時)上昇は人間の使用するエネルギーが温暖化の原因とも考えられます。
しかし、水蒸気圧の上昇は見られません。
人間の使っているエネルギーは直接水蒸気の形でのエネルギーになっていないorなりにくいのかもしれません。
1地点の資料であまり想像力をたくましくするのはよくないですが、
排熱は大気に捨てられているのが大半なのかもしれません。