新しい物理更新のおかげで、核融合エネルギーの力がついに解放される

再生可能エネルギーの世界では、融合の発展よりも野心的な目標はありません。 これには、水素原子を融合してヘリウムを生成するプロセスが含まれる。 これは、結果として膨大な量のエネルギーを生成するプロセスである。 それは太陽の中で一瞬で起こる反応ですが、地球上でそれを複製することははるかに珍しく困難なプロセスです。 しかし、成功すれば、増加するエネルギー要件を満たすクリーンで再生可能な電源にアクセスできます。

この目的のために、研究者は、核融合炉が初期反応を生成するのに必要なよりも多くのエネルギーを生成する「点火」という現象を追跡しています。 フランスのInternational Thermonuclear Experimental Reactor（ITER）を含む、この目標を達成するためのいくつかの主要な試みが進行中です。 その努力は、水素燃料を使用して生成された過熱プラズマを生成するためにトカマクと呼ばれる機械の強力な磁石を使用します。

しかし、ここに問題があります。 すべてがひどく間違っている前にトカマクに入れることができる水素燃料が多すぎます。

スイスプラズマセンターの研究者であるPaolo Ricciは、「トカマクの内部でプラズマを作る上での限界の1つは、注入できる水素燃料の量です。 プレスリリースで言った。 「核融合の初期から、私たちは燃料密度を高めようとすると、ある時点で「破壊」と呼ばれる現象が発生することを知っていました。

この問題を解決するために、科学者たちは中断する前にトカマクの中に入れることができる最大水素量を測定するためにさまざまな方程式を研究し始めました。 結局、捕獲され核融合研究の世界で主流となった一つの法則は「グリーンバルト限界」として知られています。 この法則は、トカマクで使用できる燃料の量が機械の半径と直接相関していると言います。 ITERの背後にある研究者たちは、この法則に基づいて機械を作るまでしました。

しかし、グリーンウォールドの限界さえ完璧ではなかった。

カリフォルニア・ローレンス・リバーモア国立研究所（Lawrence Livermore National Laboratory）の実験物理学者、アレックス・ジルストラ（Alex Zylstra）は、「グリーンワルド限界は、私たちが「経験的」限界または法則と呼ぶものです。 、The Daily Beastに電子メールで言った。 「これは非常に便利ですが、実験データを含む外部条件で適用するときは常に注意してください。」

これがRicciと彼のチームが長い間守ってきた信仰に挑戦した理由です。 新しい紙 5月6日付ジャーナルに掲載 物理的なレビューの手紙。 ここで、彼らはGreenwaldの限界が実際にほぼ2倍に増加することができると仮定しています。 つまり、プラズマを生成するためにトカマクに入ることができる水素燃料の量はほぼ2倍です。 彼らの発見は、現在開発中のITERの後続製品であるDEMOのような将来の核融合炉がついに点火することができる基盤を築くことができます。

「これは、トカマクで達成できる密度がそれを実行するのに必要な電力とともに増加することを示しているので重要です」とRicciは言いました。 「実際、DEMOは現在のトカマクとITERよりもはるかに高い出力で動作します。 つまり、Greenwaldの法則とは異なり、出力を制限することなく、より多くの燃料密度を追加できます。 そしてそれはとても良いニュースです。」

Zylstraは、このチームの発見が正確になぜ核融合炉にもそのような制限があるのか​​についての光を提供するため、重要であると信じています。 また、ITERやDEMOのようなトカマクの設計は、「以前の考えよりも制限が少ない」かもしれないことを示しています。 燃料密度が2倍になると、トカマクによる出力が大幅に向上し、ついに点火する可能性があります。

Zylstraは、「融合は科学的にも技術的にも非常に困難な問題であり、核融合エネルギーを現実にするためには、一度に一段階ずつ多くの進歩が必要です」と付け加えました。 「この研究が特にITERなどの機械でさらに検証されている場合は、自己融合コミュニティが実験および発電施設のための将来の設計を確実に設計および最適化するのに確実に役立ちます」