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【真面目に計算してみる】:アイアンマンのアークリアクター

      2016/03/28

今回から不定期でまじめに計算してみるを始めてみたいと思います。
まじめに計算とは言いながらも、勝手な予測といい加減な計算に基づいて計算してみます。

001
今回はアイアンマンに登場するアークリアクターについてです。
アークリアクターの説明シーンには若干の矛盾があり
発電能力は?ときかれて毎秒3ギガジュールと答えています。
ここで、インセンが「人生50回分心臓を動かせるな」といっていますが
そもそも毎秒ということは瞬発的なエネルギー発電量を指しているのでエネルギーの総量ではありません。
なので、どのくらい心臓を動かせるかとは直結しないのです。

推測として、台本なのか構想をねった人かわかりませんが、
3ギガジュール秒という単位で最初は設定されていたものを
脚本なりを作る時かなにかのときに聞いたことない単位なので3ギガジュール/秒と書いたのが始まりだと思います。
おそらくは、3ギガジュール秒の発電量と思われます。
パワードスーツを15分動かせると言っているあたりでも推測可能です。

人生50回分の心臓を動かすエネルギーにしては少ないのですが
インセンはどういう計算をしたのかは不明です?

002
さて、原理ですが、パラジウムを1.6g使用してしているところやプラズマという言葉が出てくるので
核融合リアクターと思われます。
ただ、既存の原発のようにお湯を沸かしてタービンを回すといった熱エネルギーとして取り出しているわけではなさそうです。

まあ、胸につけられるということはそういうことだと思います。
核融合をして効率よくエネルギーを得ることが可能なエネルギー変換をしているところが
技術の肝なのかもしれません。

さて、パラジウムが必要な理由は、ズバリ水素を蓄えるためと思われます。
パラジウムは水素貯蔵材料として非常に優秀で自分に体積の936倍の水素を蓄えることが可能です。
パラジウムの比重は12で、水素は1リットルあたり0.08988gなので
パラジウム1.6gで蓄えられる水素は0.01121gになります。

これを核融合するとして3重水素 1gから生み出せる核融合エネルギーは6.5✕10^11ジュールです。
まあ、100%のエネルギーを得ることはトニースタークでもできないでしょう。
ここは自動車の内燃機関の熱効率40%から効率を持ってきて(半分つじつま合わせ・・・笑)
水素0.01121gから生み出せるエネルギーは2.913ギガジュールです。
概ね一致しているので、おそらく設定を考えた人はこういった計算をしているのでは無いでしょうか?

003
これでパワードスーツを15分動かすとすると3000kWの消費電力のパワードスーツということになります。
馬力でいうと4000馬力ぐらいですね。
そんなにパワーあるのかなあ?

004
アイアンマンの後半シーンではオバディアと空を飛んで行くシーンがありますが
この時には旧型アークリアクターなので、この3ギガジュール版と思われます。
エネルギーが15%→2%で氷結が発生する4万フィート=12.19kmまで上昇しています。
空をとぶのに使っているのはリバルサー技術というものなので、さっぱりわかりません。
ジェットよりも効率がいいものとすると、ヘリコプターぐらいの効率でしょうか?

戦闘ヘリAH-64アパッチが1500馬力✕2台=3000馬力です。
重さは6tもあるので、アイアンマンとは重さが違いますが、マッハの速度を出せることから同じパワーとします。

2200kWぐらいの出力が必要ということになります。
(結構、いい加減・・・・)
パワードスーツの計算で3000kWの内訳が飛行装置2200kW+その他動力800kWなのかもしれません。
これを3ギガジュール秒のアークリアクターの12%分で飛べる時間とすると2.7分です。
オバディアが氷結する4万フィート(12.19km)まで3分弱と考えるといい時間ではないでしょうか?
005

とまあ、今回はこの程度の計算をしてみます。
もし気が向いたら続きも計算したいと思います。

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