科学者たちは長年にわたり、核分裂と比較してより安全なエネルギー源として核融合の開発に取り組んできました。彼らの目標は太陽エネルギーを利用することであり、これはエネルギー生産における革命を意味する可能性があります。これにより、石炭、ガス、その他の化石燃料の必要性がなくなり、太陽光発電や風力発電に必要な土地も大幅に削減されます。ただし、この技術はまだ開発の初期段階にあります。
トカマクでの核融合
トカマクは最も一般的な核融合炉の 1 つです。トロイダル設計を特徴とし、強力な磁場を使用して高温プラズマを真空内に閉じ込め、極度の高温に加熱します。このような原子炉の目的は、星で起こる状態を再現することです。
核融合は、次の理由から、ほぼ無尽蔵のエネルギー源となることが期待されています。 核融合は、海水から得られる重水素や三重水素などの水素同位体に基づいています。トカマクは、国際研究プロジェクト国際熱核融合実験炉 (ITER) の中心です。多くの同様のプロジェクトと同様に、このプロジェクトは、クリーンで持続可能なエネルギー源としての核融合エネルギーの技術的および経済的実現可能性を実証することを目的としています。
フランス代替エネルギー・原子力委員会（CEA）は、そのような原子炉の1つである定常状態トカマク（WEST）のWolfram環境を運転している。米国エネルギー省 (DOE) とプリンストン プラズマ物理研究所 (PPPL) の研究者らは、6 分間で、エネルギー投入量 1.15 でプラズマ温度 5,000 万度 (°C) を達成することに成功しました。ギガジュール。これは、以前の記録と比較して、エネルギーが 15% 増加し、密度が 2 倍になったことに相当します。
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「素晴らしい結果ですね」
「継続的かつ永続的に利用できる新しいエネルギー源が必要です」とCEAの科学者であり、長期運転に関する国際課題調整（CICLOP）の議長であるザビエル・リトードン氏は説明する。リトードン氏は、WESTでのPPPLの取り組みは優れた例だと述べた。 「これは素晴らしい結果です。タングステンの壁により困難な環境にあるにもかかわらず、我々は定常状態を達成しました。」
しばらくの間 WEST と協力している PPPL の研究者は、新しいアプローチを使用してプラズマ放射線のさまざまな特性を測定しました。彼らは、この目的のために特別に改造されたスイスのメーカー DECTRIS の X 線装置を使用しました。
担当の X 線グループは、世界中のトコマクやその他の恒星観測装置のためにこれらの機器を開発したとルイス・デルガド・アパリシオ氏は強調しました。彼は PPPL の先進プロジェクト部門の責任者であり、X 線検出器プロジェクトの主任科学者です。
核融合炉の主な6種類
世界中で数多くのプロジェクトが核融合に取り組んでいます。今日使用されている概念の一部は、マックス プランク プラズマ物理学研究所向けに 1971 年に発表された研究成果の中で、デナーとノブロックによってすでに説明されています。彼らは異なるアプローチを追求していますが、持続可能で何よりも安全な電力供給という同じ目標に向かっています。具体的には、研究者は主に 6 種類の核融合炉を使用しています。
- トカマク原子炉: これは最も広く使用され、研究されているタイプの原子炉です。トカマクは、強力な磁場を使用してプラズマをトロイダル (リング状) 容器内に閉じ込めます。最も有名なトカマクはITERです。
- ステラレーター: トカマクと同様に、ステラレーターは磁場を使用してプラズマを閉じ込めますが、磁気コイルの構造と配置が異なり、より複雑な 3 次元の磁場構造になります。ステラレーターは、トカマクよりも安定したプラズマの閉じ込めを提供する可能性があります。
- 慣性閉じ込め核融合 (ICF) : この方法では、高出力レーザーまたはその他の放射線源を使用して核燃料を非常に急速に圧縮および加熱し、核融合を開始します。米国の国立点火施設 (NIF) は、ICF 原子炉の顕著な例です。
- Magnetized Target Fusion (MTF) : このタイプは、磁気閉じ込めと慣性閉じ込め融合の要素を組み合わせたものです。プラズマは最初は磁気的に閉じ込められ、その後圧縮されて核融合が達成されます。
- 逆磁場ピンチ (RFP) : 磁気プラズマ閉じ込めへの別のアプローチ。これには、磁場を逆転させる方法でプラズマを閉じ込めることが含まれ、その結果、より安定したプラズマの閉じ込めが可能になります。
- 球状トカマク: 従来のトカマク設計のバリエーションで、トーラス容器がよりコンパクトで球形に近いため、より効率的な血漿比が得られます。
カーボンからタングステンへ
研究チームはこれらすべてのプロジェクトを継続的に開発しています。 WEST は、オリジナルの Tore Supra の次のレベルです。当時、反応器の内部は黒鉛タイルでできており、現在使用されているタングステンの代わりに炭素が使用されていました。
「タングステン壁の環境はカーボンを使用するよりもはるかに厳しいものです」とデルガド・アパリシオ氏は言います。 「それは単に、家で子猫を捕まえようとするのと、最も野生のライオンを撫でようとするのとの違いにすぎません。」 しかし、タングステンには燃料の保持がはるかに少ないという利点があり、大型原子炉には特に当てはまらない特性は許容されました。
6分という新記録更新はトカマクの継続運用を可能にするまでにはまだ遠いが、重要な一歩である。新しい記録が生まれるたびに、研究者はより大きな目標に近づいているからです。原子炉が 1 つのしきい値を超えた場合、次のしきい値は遠くなく、同じことが次のしきい値にも当てはまります。核融合を24時間維持できれば、将来のエネルギー源となる可能性がある。