そして合併は？
中国の専門家による合成用原子炉の建設に関する昨年末の報道はセンセーショナルに聞こえた(1)。 中国国営メディアは、成都の研究センターにあるHL-2M施設が2020年に稼働すると報じた。 メディア報道の論調は、熱核融合の無尽蔵のエネルギーへのアクセスの問題は永遠に解決されたことを示していました。
詳細を詳しく見てみると、楽観主義が冷めます。
ノヴィ トカマク型装置は、これまでに知られているものよりも高度な設計で、摂氏200億度を超える温度のプラズマを生成するはずです。 これは中国原子力公社南西物理研究所所長の段秀如氏がプレスリリースで発表した。 このデバイスは、プロジェクトに取り組む中国人に技術サポートを提供します 国際熱核融合実験炉 (ITER)建設も同様に。
つまり、たとえ中国人によって生み出されたとしても、それはまだエネルギー革命ではないと私は考えています。 リアクター KhL-2M これまでのところほとんど知られていない。 この原子炉の予想熱出力がいくらなのか、また原子炉内で核融合反応を起こすのにどのレベルのエネルギーが必要なのかはわかりません。 最も重要なことは、私たちにはわかりません。中国の核融合炉は、プラスのエネルギーバランスを備えた設計なのか、それとも、核融合反応を可能にするが、同時に「点火」のために、中国の核融合炉よりも多くのエネルギーを必要とする単なる別の実験用核融合炉なのでしょうか。反応の結果として得られるエネルギー。
国際的な取り組み
中国は、欧州連合、米国、インド、日本、韓国、ロシアとともに、ITER 計画のメンバーである。 これは、上記諸国が資金提供している現在の国際研究プロジェクトの中で最も高額で、約20億米ドルの費用がかかる。 この施設は冷戦時代のミハイル・ゴルバチョフ政府とロナルド・レーガン政府の協力の結果として開設され、何年も経った後、2006 年にこれらすべての国が署名した条約に組み込まれました。
2. ITERトカマク建設現場にて
南フランスのカダラッシュの ITER プロジェクト (2) は、世界最大のトカマク、つまり電磁石によって生成される強力な磁場を使用して制御する必要があるプラズマ チャンバーを開発しています。 この発明は 50 年代から 60 年代にソ連によって開発されました。 プロジェクトマネージャー、 ラヴァン・コブレンツは、組織が2025年1月までに「最初のプラズマ」を受け取る必要があると発表しました。ITERは、毎回約XNUMX人分の熱核反応をサポートする必要があります。 秒、力を得る 500〜1100 MW。 比較のために、これまでで最大のイギリスのトカマク、 ジェット (ヨーロッパ共同トーラス)、数十秒間反応を保持し、最大強度を獲得します。 16 MW。 この原子炉内のエネルギーは熱の形で放出されますが、電気に変換されることは想定されていません。 このプロジェクトは研究目的のみであるため、核融合発電を送電網に供給することは問題外です。 次世代の熱核融合炉が建設され、最高出力に達するのは、ITER に基づいてのみです。 3〜4千。 MW.
通常の核融合発電所が（XNUMX年以上の大規模で費用のかかる研究にもかかわらず）未だに存在しない主な理由は、プラズマの挙動を制御し「管理」することが難しいことである。 しかし、長年にわたる実験により多くの貴重な発見がもたらされ、今日では核融合エネルギーがこれまで以上に近づいているように思えます。
ヘリウム3を加えてかき混ぜ、加熱します
ITER は世界的な核融合研究の主な焦点ですが、多くの研究センター、企業、軍事研究所は、古典的なアプローチから逸脱した他の核融合プロジェクトにも取り組んでいます。
たとえば、近年行われた マサチューセッツ工科大学から で実験する ヘルム-3 トカマクでは、次のような刺激的な結果が得られました。 エネルギーがXNUMX倍に増加 プラズマイオン。 マサチューセッツ工科大学でC-Modトカマクの実験を行っている科学者は、ベルギーと英国の専門家と協力して、XNUMX種類のイオンを含む新しいタイプの熱核燃料を開発した。 チーム アルカトル C-Mod (3) は 2016 年 XNUMX 月に研究を実施しましたが、これらの実験のデータが分析されたのはつい最近であり、プラズマ エネルギーの大幅な増加が明らかになりました。 この結果は非常に有望なものであったため、英国で稼働している世界最大の核融合研究所である JET を運営する科学者たちは、実験を繰り返すことを決定しました。 同じエネルギーの増加が達成されました。 研究結果はNature Physics誌に掲載される。
3. トカマク・アルカトール C-Mod 稼働中
核燃料の効率を向上させる鍵は、ヘリウムの安定同位体であるヘリウム3を微量添加し、中性子を95個ではなくXNUMX個にすることでした。 アルカトール C 法で使用される核燃料には、これまで重水素と水素の XNUMX 種類のイオンしか含まれていませんでした。 重水素は、核内に中性子を含む水素の安定同位体であり（中性子のない水素とは対照的）、燃料の約 XNUMX% を占めます。 プラズマ研究センターとマサチューセッツ工科大学（PSFC）の科学者は、と呼ばれるプロセスを使用しました。 高周波加熱。 トカマクの隣にあるアンテナは特定の無線周波数を使用して粒子を励起し、その波は水素イオンを「ターゲット」にするように調整されます。 水素は燃料の総密度のごく一部を占めるため、加熱時にイオンのごく一部のみを濃縮することで、極端なエネルギーレベルに到達することができます。 さらに、刺激された水素イオンは混合物中に存在する重水素イオンに移行し、このようにして形成された粒子は反応器の外殻に入り、熱を放出します。
このプロセスの効率は、ヘリウム 3 イオンを 1% 未満の量で混合物に添加すると増加します。 すべての無線加熱を少量のヘリウム 3 に集中させることで、科学者らはイオンのエネルギーをメガ電子ボルト (MeV) まで上昇させました。
早い者勝ち ロシア語で同等：遅い客と骨を食べる
過去数年間、制御核融合研究の世界では多くの進展があり、最終的にエネルギーの「聖杯」に到達するという科学者と私たち全員の希望が再燃しました。
優れた信号には、米国エネルギー省 (DOE) のプリンストン プラズマ物理研究所 (PPPL) での発見などがあります。 電波は、熱核反応を「ドレスアップ」するプロセスにおいて重要となる、いわゆるプラズマ摂動を大幅に低減するために使用され、大きな成功を収めています。 同じ研究チームは2019年XNUMX月、試験炉の内壁を電子機器で一般的に使用される電池でよく知られる材料であるリチウムでコーティングしたリチウムトカマク実験を報告した。 科学者らは、原子炉の壁のリチウムの内張りが散乱プラズマ粒子を吸収し、プラズマ粒子がプラズマ雲に反射して熱核反応を妨げるのを防止していると指摘した。
4. 可視化プロジェクト TAE Technologies
主要な評判の高い科学機関の学者らも、その発言において慎重な楽観主義者になっている。 最近では、民間部門でも制御核融合技術への関心が非常に高まっています。 2018年、ロッキード・マーチンは今後100年以内に小型核融合炉（CFR）の試作機を開発する計画を発表した。 同社が取り組んでいる技術がうまく機能すれば、トラックサイズの装置でXNUMX万平方フィートの装置のニーズを満たすのに十分な電力を供給できるようになる。 都会の住人。
TAE テクノロジーズやマサチューセッツ工科大学など、他の企業や研究センターも、誰が最初の本物の核融合炉を建設できるか競い合っています。 最近ではアマゾンのジェフ・ベゾス氏やマイクロソフト社のビル・ゲイツ氏も合併プロジェクトに関与するようになった。 NBC ニュースは最近、米国内の核融合のみの小規模企業を XNUMX 社数えました。 ゼネラル・フュージョンやコモンウェルス・フュージョン・システムなどの新興企業は、革新的な超電導体をベースにした小型原子炉に焦点を当てている。
「常温核融合」の概念と、トカマク型だけでなく、いわゆる大型原子炉の代替炉。 ステラレーター、 わずかに異なるデザインで、ドイツを含めて製造されました。 別のアプローチの模索も続いています。 この例としては、と呼ばれるデバイスがあります。 Zピンチ、 ワシントン大学の科学者によって構築され、ジャーナル Physics World の最新号の 16 つで説明されています。 Z ピンチは、強力な磁場でプラズマを閉じ込めて圧縮することで機能します。 実験では、プラズマをXNUMXマイクロ秒間安定させることができ、核融合反応はこの時間の約XNUMX分のXNUMX継続した。 この実証は小規模合成が可能であることを示すはずだったが、多くの科学者はこれについて依然として深刻な疑問を抱いている。
一方、Google や先端技術に携わる他の投資家の支援のおかげで、カリフォルニアの企業 TAE Technologies は、核融合の実験に典型的なものとは異なる、 ホウ素燃料混合物、当初はいわゆる核融合ロケットエンジンの目的で、より小型で安価な原子炉の開発に使用されました。 円筒型核融合炉の試作機（4) 水素ガスを加熱して XNUMX つのプラズマ リングを形成するカウンター ビーム (CBFR) を備えています。 それらは不活性粒子の束と結合し、そのような状態に保たれるため、プラズマのエネルギーと耐久性の向上に寄与すると考えられます。
カナダのブリティッシュコロンビア州にあるもう一つの融合スタートアップ、ジェネラル・フュージョンは、ジェフ・ベゾス自身の支援を受けている。 簡単に言うと、彼のコンセプトは、鋼球内の液体金属 (リチウムと鉛の混合物) の球に高温のプラズマを注入し、その後プラズマがディーゼル エンジンと同様にピストンによって圧縮されるというものです。 発生した圧力は核融合を引き起こし、新しいタイプの発電所のタービンに動力を供給するための膨大な量のエネルギーが放出されるはずです。 ゼネラル・フュージョンの最高技術責任者であるマイク・デラージ氏は、商用核融合はXNUMX年以内にデビューする可能性があると述べている。
5. 米国海軍の熱核特許の図。
最近、アメリカ海軍も「プラズマ核融合装置」の特許を申請した。 この特許は、「加速振動」を生み出すための磁場について述べています (5）。 そのアイデアは、持ち運びができるほど小型の核融合炉を構築することです。 言うまでもなく、この特許出願は懐疑的な目で見られました。
