核融合技術は、エネルギーゲームを変える可能性のある転換点に達しています : ScienceAlert

私たちの社会は、2050 年頃に二酸化炭素排出量を正味ゼロに削減しようとしながら、持続可能で安全かつ手頃な価格のエネルギー生成手段を提供するという大きな課題に直面しています。

今日まで、これらすべての条件を満たしている可能性のある電力融合の開発は、ほぼ独占的に公的部門によって資金提供されてきました。 しかし、何かが変わりつつあります。

Fusion Industry Association の調査によると、世界の核融合産業へのプライベート エクイティ投資は、2021 年の 21 億米ドルから 2022 年には 47 億米ドルへと、わずか 1 年で 2 倍以上になりました。

では、この最近の変化を引き起こしているのは何ですか? ワクワクすることがたくさんあります。

それを探る前に、ちょっと回り道をして、核融合力とは何かを要約してみましょう.

原子を一緒にマージする

核融合は太陽と同じように機能し、極度の熱と圧力の下で 2 つの重い水素原子を融合させて膨大な量のエネルギーを放出します。

これは、原子が分裂して大量のエネルギーを放出する、原子力発電所で使用される核分裂プロセスとは逆です。

核融合を大規模に維持することは、安全でクリーンな、ほぼ無尽蔵の電源を生み出す可能性を秘めています。

私たちの太陽は、約 1,500 万℃の荷電粒子のプラズマを中心に核融合を維持しています。 地球上では、摂氏数億度を目指しています。なぜなら、私たちのために燃料を圧縮する太陽の巨大な質量がないからです。

科学者とエンジニアは、これを達成する方法についていくつかの設計を考え出しましたが、ほとんどの核融合炉は、強力な磁場を使用して高温のプラズマを「瓶詰め」し、閉じ込めます。

一般に、商用核融合発電への道のりで克服すべき主な課題は、核融合反応を開始するのに必要な以上のエネルギーを生成し、自己持続的な核融合反応を生成するために必要な強力な燃焼プラズマを収容できる環境を提供することです。

公立と私立の合流

核融合の開発は 1950 年代から進んでいます。 そのほとんどは、基礎科学に対する政府の資金提供によって推進されました。

現在、世界中でますます多くの民間核融合企業が、商業核融合エネルギーに向けて前進しています。 これには、政府の態度の変化が不可欠です。

米国と英国の政府は、戦略的研究プログラムを補完するために、官民パートナーシップを促進しています。

たとえば、ホワイトハウスは最近、「商用核融合エネルギーの大胆な 10 年計画」を策定すると発表しました。

英国では、政府が核融合発電機を全国の送電網に接続することを目的としたプログラムに投資しました。

実は技術も進歩している

官民のリソースに加えて、核融合プラントに必要な技術は飛躍的に進歩しています。

2021 年、MIT の科学者と Commonwealth Fusion Systems は、記録破りの磁石を開発しました。これにより、SPARC と呼ばれるコンパクトな核融合装置を「大幅に小さく、低コストで、より迅速なタイムラインで」構築できるようになります。

近年、いくつかの核融合実験は、摂氏1億度以上のプラズマ温度を維持するという非常に重要なマイルストーンにも達しました。

これらには、中国のEAST実験、韓国の主力実験であるKSTAR、および英国に本拠を置く会社Tokamak Energyが含まれます。

これらの信じられないほどの偉業は、太陽内部で見られる状態を再現し、核融合の発生を促進するのに十分な時間、非常に高温のプラズマを閉じ込めておく前例のない能力を示しています。

2 月には、世界で最も強力な運用トカマクである Joint European Torus が、世界記録のエネルギー封じ込めを発表しました。

また、正味の出力増加を実証するための次のステップのエネルギー核融合実験である ITER がフランスで建設中であり、現在、約 80% が完了しています。

また、核融合への道は磁石だけではありません。 2021 年 11 月、カリフォルニア州ローレンス リバモア国立研究所の国立点火施設は、慣性信頼性融合の歴史的な一歩を踏み出しました。

約200個の強力なレーザーを集中させて、鉛筆の消しゴムのサイズのターゲットを閉じ込めて圧縮することにより、短時間で核融合エネルギーを生成する小さな核融合「ホットスポット」を生成しました。

オーストラリアでは、HB11 という会社が、高出力レーザーと磁場の組み合わせによる陽子-ホウ素核融合技術を開発しています。

核融合と再生可能エネルギーは両立できる

核融合への投資が、他の形態の再生可能エネルギーや化石燃料からの移行を犠牲にしないことが重要です。

私たちは、太陽光、風力、揚水などの現在の再生可能エネルギー技術の採用を開発し、拡大する余裕があるだけでなく、発電のための次世代ソリューションも提供できます。

この正確な戦略は、最近、ネットゼロ ゲーム チェンジャーズ イニシアチブで米国によって概説されました。 この計画では、核融合の商業的開発と並行して、急速な脱炭素化への道筋を開発するための資源投資が目標とされます。

COVID-19 ワクチンの急速な開発は、最近の例の 1 つにすぎません。

多くの科学者、エンジニア、そして政府や個人投資家 (さらにはファッション デザイナーまでも) が、エネルギー融合は夢物語ではなく、追求する価値のある解決策であると判断したことは明らかです。 現時点では、核融合の力を実行可能な現実にするための最善の方法です。

グリフィス大学の応用数学と物理学の講師であるネイサン・ガーランドと、オーストラリア国立大学数理科学研究所の上級研究員であるマシュー・ホール

この記事は、クリエイティブ コモンズ ライセンスに基づいて The Conversation から再発行されたものです。 元の記事を読んでください。

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