空気中に10億度の熱源が突然現れたら？

質問

SF小説を書くネタで必要なのですが、調べてもわからなかったので
質問させてください。

20センチ四方の超小型核融合炉の壁を開けて、プラズマ状態
（高温高圧、10億度の超高熱）を空気中に放出する場合、
周囲に対する影響は具体的にどんなものになるのでしょうか？
多分10億度の熱を保っているのは0.1秒にも満たず、瞬時に温度が
下がるのでしょうが……
周囲の物質が蒸発したり、クレーターができたりするのでしょうか？

コトが起きるのは、東京のオフィス街を想定しています。
SFなので、核融合炉の構造云々は特に考慮しなくてOKです。
よろしくお願いいたします。

回答No.7

outerlimit

すぐ近くに居た人が　あれっと　振り向く程度でしょう

質問者は　10億度の目眩ましを受けています
1立法cmあたり数万個のマイナスイオンが・・・　　のCM　をすごいと思うレベル

10億度では　20cm四方でも　原子数はいくらもありません
最大で　容量8リットルの真空容器の蓋を一度に開けた程度
ブラウン管を破壊した程度の影響はあるかも

お礼

周囲の何かを破壊するようなレベルではないのですね。

ご回答ありがとうございました。

回答No.6

mistery200

熱的にはたいしたことないですが。
ガンマ線、アルファ線がでてくるんです。
その被爆を考えないといけませんね。

下痢、吐き気が初期症状。脱毛、皮膚潰瘍はそのあとですね。
程度の差はあれ必然と考えてよいでしょう。
白血病、がんなどは、必然ではないけど一定の確率で生じます。
妊婦さんがいたら、流産の可能性が高くなります。
目で見てしまったら、白内障や失明はありえますね。
窓を開ける方向、窓の角度、箱からの距離、防護服等を考慮します。
中性子の発生があると線質係数が変わって死亡もありえます。

お礼

今またちょっと調べてみたのですが、ヘリウム3を燃料とすると
放射線の発生はなく中性子の発生があるようです。
放射線よりもやばそうですね。

ありがとうございます！

回答No.5

purin_orz

当方、大学で核融合物理学を専攻しているものです。
実際炉に穴を開けたことはないのですが…炉に穴をあけるとプラズマが消えます。
というのも高真空下でないと核融合プラズマというのは安定に存在できないのです。
炉に穴を開けた時点で炉内のほうが圧力が低いので大気が一方的に流入してしまいますのでプラズマが空気中に放出することはありません。
レーザー核融合か核分裂を応用すれば核融合プラズマを大気中で実現することも可能ですが…

20センチ四方の気体では爆弾としてもエネルギーが少ないですね＾＾
約１リットルの液体重水素で概算0.014メガトンでしかないので…
水爆の威力が大きいのはリチウムの固体状態で積んで、それを瞬間的にプラズマ化するという手段を用いているからです。
固体状態であれば密度が飛躍的にあがるのでその分物質量が増えますので…

周囲への影響として大きいのは核融合によって生じる中性子線ですね。
こちらのほうは周囲の人が被爆するなどの被害は出ると思われます。

派手な影響を起こしたいようでしたら現行の原子力発電（核分裂炉）のメルトダウンのほうが連鎖反応なんで大きな爆発ができると思います。

お礼

ロボットのエネルギー炉として考えていたのですが、
20cm四方の大きさだとどうもエネルギーとしては低いし
炉に穴を開けたとしても、大した影響はないようですね。。。

一応ヘリウム3を燃料として使用している設定にしようかと
考えていたのですが……

回答No.4

phobos

その方の専門家ではないので科学的には大間違いかも知れませんが、ＳＦ小説ネタ用でイメージ優先ということでご容赦を。

(1)どっかーん！の場合：
　その原子炉の出力は何ワットに設定していますか？その出力が全部熱として一瞬で開放されたとして、それと同等なエネルギーを持つ火薬なり核兵器なりの破壊力をイメージして表現してみるというのはいかがでしょう。

(2)ぶっしゅー！の場合：
　融合炉の壁のスキ間からシート状のプラズマが噴き出してビームサーベルのようにビルを切り裂く、とか。

(3)プラズマころりんすっとんとん：
　プラズマボールが転がり出て周囲を超高熱で焼き払ったあげくに、すっと消えるとか。

（すみません、ちょっと悪ノリしました。執筆頑張って下さい）

お礼

ありがとうございます。
リアリティにこだわりたいと思いこの質問トピを立てたのですが
SFだと、どうやらイメージを大事にしたほうが良さそうなことが
わかってきました。
参考にさせて頂きますね。

回答No.3

okormazd

現在、大型ヘリカル装置LHDでの核融合達成のための目標条件として下記程度を考えているようです。

ローソン条件(1957) D+T
1. 温度: T > 10keV (100 million ℃)
2. 密度: n>10^20m^-3
3. 閉じ込め時間: τ>1sec1億度、100兆個/cc、1秒

質問の温度はこの10倍ですから、密度はこの程度としましょう。

100兆個/cc=10^14個/cc
20cmの立方体だと、
10^14*20*20*20=8*10^17個

これは、
8*10^17/(6*10^23)=1.3*10^(-6)mol
水素(単原子、こんな高温まで適用できるとも思わないが、話の種)の比熱を12J/(mol・K)とすると、
熱容量はだいたい、
1.3*10^(-6)mol*12J/(mol・K)*10^9K=16*10^3J

高温で高圧ですが、この程度だと、誰も死なない、蒸発しない、クレータなし。
水１Lの温度を4℃上げるくらい。

思ったより大きいな。

お礼

まあSFなので、10億度に耐え得る炉は現実には製作不可能
なのでしょうが（笑）
う～ん……近くに人がいたとしても、特に何もなし？
というレベルなんでしょうか。

回答No.2

mistery200

２０ｃｍ四方の容器の中に入っている。
つまり、容器を溶かすこともできない熱容量しかない。
熱容量＝比熱×温度×容積
容積４Lで温度１０億度でも、比熱がとても小さいと考えます。
これはプラズマのガス密度がとても薄いためです。
ガスが薄くても１０億度であれば高圧と矛盾しません。
あけた瞬間に中は冷え込み真空となり外から空気が入るでしょう。

お礼

ということは、威力は大したことがないということでしょうか？
無知もいいところで申し訳ありません……

回答No.1

ultraCS

核爆発と同じ状態になりますね(放射性物質の生成がないだけ)。

熱源の持つ熱量にもよりますが、急激に周囲の空気が加熱されて火球が生成、熱線と衝撃波を発生します。物質があれば蒸発するでしょう。地表で行えばクレーターを生成すると思いますね。
熱量が極小の場合はちょっとした小爆発かと。

お礼

ありがとうございます。
演出には使えそうな感じですね。