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「核融合発電」を実現するための大きな一歩のレーザー核融合が中間マイルストーンにアクセス – GIGAZINE



核融合発電は、クリーンエネルギーを生成将来の技術と言われてきたが、最近では、研究開発に大きな進展を見ることができます。レーザーを利用した核融合発電の中間マイルストーンは、「プラズマ燃焼」にあると言われているが、米国国立点火施設(NIF)がセロプゲイ中間マイルストーンに到達していると発表した。

レーザー核融合炉「燃焼プラズマ」マイルストーンにアクセス| 科学| AAAS
https://www.sciencemag.org/news/2020/11/laser-fusion-reactor-approaches-burning-plasma-milestone


2020年の時点で、地球上のエネルギーは、ほぼ化石燃料によって調達されていますが、化石燃料は有限なもののほか、温室効果ガスを多く排出するために交換する持続可能なエネルギーの開発が急がます。この可能性の一つとして考えられているが核融合エネルギーです。

核融合エネルギーは、水素とヘリウムのような軽くて小さい原子核が原子または同位元素の原子核同士の融合することにより、得られるエネルギーを指します。 そして核融合発電は、大きく分けると、強い磁力線を発生させてプラズマを閉じ込める “磁場密閉方式」と強力なレーザーを燃料に照射することにより、核融合を起こさせる」慣性密閉方式“が存在します。いくつかの研究機関が、これらの方法で開発を進めており、フランスに建設予定の国際熱核融合実験炉「ITER(イーター)」は、磁場閉じ込め方式を採用していますが、構造は始まったまだ目標とエネルギー効率を実現遠いこと。

一方、慣性密閉方式の核融合発電をしているのがNIFです。


慣性密閉方式は、燃料の表面にレーザーを照射してプラズマを発生させ、同時に膨張するプラズマレーザーの力で押さえ込ん収縮を発生させます。 これにより、発生する高い温度と圧力で燃料の内部で軽い元素を融合させる構造です。 この方法を実現するためには、非常に強力なレーザーをすべての方向から正確に燃料を調査する必要があること。

レーザーを利用した核融合発電にレーザーを直接燃料として照射する方法をが、NIFは号ラムと呼ばれる小さな金属を加熱し、その際に発生するX線パルスにより、燃料カプセルが加熱され、核融合が起こる間接的な方法を採用しています。

NIFは、2010年から核融合発電の実験を行っていますが、最初の3年間は、一回のレーザー照射で約1kJのエネルギーしか得られず、目的から離れていました。 当時の状況について研究員は「シミュレーションに過度に依存していた」と述べたています。

その研究者は、試験装置をアップグレードして、中性子検出器を追加して核融合反応が起こる場所3Dビューを可能にしました。 また、研究チームは、エネルギーリークを追跡し、問題を把握・解決します。 また、初期のレーザー照射では、温度上昇がゆっくりと圧縮難しかっで、研究者は、温度を上げて、X線のエネルギーを燃料カプセルが吸収できるようにしたもの。 より燃料を効率的に燃焼することができるようにカプセルの素材はプラスチックで密度の高いダイヤモンドで変わりました。


数年に渡ってこのような変化を重ねてきた結果、NIFは、一度のレーザー照射で60kJ近いエネルギーを作り出すことができるようになりました。 NIFのディレクターであるマーク・ハーマン氏によると、NIFは近いうちに」NIFがどのようプラズマ燃焼にアクセスしたのか?」を確認するために、レーザーを連続照射測定を行う予定だという。 この測定は、一度当たりのエネルギー量が100kJ近くになることが期待されています。 NIFが一度しきい値に達すると、核融合がより容易になるとハーマン氏は言いました。

核融合発電が実現するかどうかは、まだ未知数であるが、そのためにしようとすることはできまだ残っていること。 ハーマン氏は、「私は楽観主義者であり、可能な限りNIFを推進していきます」と述べており、湖ラムの形状と種類を変更することができ、X線のエネルギーをより効率的に閉じ込める二重壁燃料カプセルなど様々なアイデアに挑戦していくと言います。

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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