会議発表用資料 コモンモードノイズによる大地の発熱量の計算

佐藤, 健次

2016-03-19
内容記述
産業革命は18世紀後期の化石燃料の燃焼を利用した蒸気機関の発明により、19世紀に著しく発展したものの、20世紀初頭にはスモッ、グの問題に直面した。その一方、19世紀後期に大容量の水力発電が実用化され、20世紀初頭には長距離高圧架空送電線の運用が始まり、電気の利用が本格化した。そんな20世紀初頭に気温が上昇していることに気付かされたが、気温は、18世紀後期から徐々に上昇していたのではなく、1910年頃、突然上昇したので、地球温暖化は電気の利用が原因であると考えられる。我々は電化生活に慣れ親しんでいるものの、電気は環境にはクリーンでもなく安全でもないことが判明した。電気が原因ということになると、コモンモードノイズが大地を電流として流れ、大地はジュール熱で発熱することに気付かされる。その大地の発熱で地中の水が気化されて大気中の水蒸気となるとき、大気中の水蒸気量が年を追って連続的に増加する結果、人為起源の水蒸気による温室効果が促進され、気温は連続的に上昇する。この年会の「環境物理領域」では、この筋書きで、筆者は「地球温暖化の原因は人為起源のコモンモードノイズである」ことを報告している。本研究では、大地の発熱量を以下の手順で計算する。架空送電線の直下の交流磁場は測定されており、その大きさを10mGとし、送電線の高さを50mとすれば、大地を流れるコモンモードノイズの電流は125Aと算定できる。そのノイズの周波数を5kHzとし、大地の抵抗率を200Ωmとして、表皮の厚さを計算で定める。そのとき、大地には、幅が157mで深さが表皮厚さの100mの矩形断面に、交流電流125Aが一様に流れるとする。これより、送電線の長さ方向に沿って、単位長さ当たり99.2W/mの発熱が生じる。2011年の日本の架空送電線のこう長8.32×10e+4kmと発電量1.1x10e+11Wから、発電量の7.5%で大地が発熱していることになる。2011年の世界の総発電量は2.52×10e+12Wであるから、その7.5%の0.19×10e+12Wで大地は発熱している計算になる。「環境物理領域」で発表するように、気温上昇は1年当たり0.00094℃の計算となるが、最新のIPCC報告の過去130年間の気温上昇0.85℃の14%であり、妥当である。なお、この計算に関係する物理現象の測定は皆無に等しく、測定で解明することは今後の課題である。また、加速器電源のみならず、多くの電気機器で、原因不明の発熱現象に出会うが、その原因の解明に取り組む必要がある。
日本物理学会第71回年次大会

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