核融合:それは何なのか、そして私たちはどこにいるのか

核融合は、衝撃の少ないエネルギーを大量に放出する反応です。しかし、実際にはクリーン原子力技術はまだ未熟です。

ザ」原子力エネルギー 定期的に政治的議論に参加するため、 クリーンで低排出のエネルギー源. 。このテクノロジーの長所と短所を超えて、しばらくの間、 核融合. 。核融合は「」として表されます。クリーンな核なぜなら、今日の発電所の特徴である核分裂とは異なり、 ほぼ無制限の量のエネルギー 有害なガスや温室効果ガスを排出せず、トリチウムを含む放射性廃棄物の生産量も限られています。特に熱狂を生み出したのは、実験は成功しました 2022年の初めに、英国の欧州研究チーム、オックスフォードの欧州共同トーラス（ジェット）によって実施され、少なくとも5秒間続く核融合エネルギーのパルスがテストされ、前回の実験と比較して2倍のエネルギーが発生した1997年に。今説明したこれらの時間により、どれだけの時間がかかるかがわかります。 研究はまだ遅れている 核融合技術の開発に携わる。2番 昔の冗談, 核融合とは、50年間、30年以内に到来すると信じられてきたものです。理論的には、制御された核融合が可能であることは事実です。 エネルギー供給問題を解決する 地球上にありますが、それはテクノロジーです その進化の黎明期に, したがって、それだけでは気候の緊急性によって決定される問題を解決することはできません。

• 核融合とは何ですか
• 核融合の仕組み
• 核融合の歴史、クリーン原子力
• 核融合はまだ動いてないから
• では常温核融合はどうでしょうか？

核融合とは何ですか

核融合は定義上、 それは核反応です 2 つ以上の原子の核が結合して、多かれ少なかれ新しい化学元素の核を形成すること核分裂の反対, 、今日の原子力発電所の基礎で起こる反応で、重い原子が 2 つ以上の低質量の部分に分裂します。融合を可能にするためには次のことが必要です 大量のエネルギー, 、原子核の電磁反発を克服することができます。

このプロセスは、 星のふもとで, 、太陽を含む、原子爆弾 (いわゆる水爆) の威力を増幅するために 1950 年代に初めて人工的に再現されました。1960 年代以来、核融合によって生成されるエネルギーを利用するために数多くの実験が行われてきましたが、この種のプロジェクトは まだ建設中です.

核融合の仕組み

前述したように、核融合は星の根元での化学物理反応であり、そこでは高温のガスが プラズマ, 、それら自体の重力によって閉じ込められ、凝集した状態が保たれます。これらは次のような反応です 非常に高い温度, したがって、主な問題は、反応中に生成されるプラズマを閉じ込めることができる材料を見つけることです。これまでにテストされた最も興味深い反応は、 重水素 または炭素-窒素-酸素サイクルを利用するもの。これらは星が生成する温度よりも低い温度を生成する反応であるため、エネルギー目的にはまだ利用できません。

何十年にもわたって最も研究されてきた反応は、発電所の原子炉で核融合を使用して電気を生成するものです。 重水素と三重水素の核融合, 、それは最も低い温度（約2億度）を必要とするものであるためです。この反応の欠点は、非常に高エネルギー、つまり磁場で閉じ込めることができない非常に速い中性子が生成されることです。したがって、中性子は周囲の物質と激しく相互作用し、反応を閉じ込めるために使用される鋼鉄や鉄筋コンクリートなどの材料が放射性になります。したがって、これらの中性子の放射化には次のことが必要です。 非常に強力なシールド (例:鉛)。

いくつかの実験では以下に焦点を当てた 「無中性」反応, 、高速中性子の生成を避けるため。しかし、これらのプロジェクトではさらに高い温度に対処する必要があります。そこには ヘリウム3-重水素反応, たとえば、5 億 8,000 万度を生成できます。重水素と三重水素の核融合と比較して、磁場の強度を 6 倍増加させる必要があるため、高温超電導技術によって実現できる閉じ込め容量も増加します。

恒星の内部では核融合が起こります。 重水素-重水素 これは、前の 2 つの例よりも大幅に低いエネルギーで中性子を生成しますが、さらに高い温度になります。しかし、このエネルギーを封じ込めるには、さらに高度な高温超伝導体をベースにした新しい磁石が必要ですが、これは以前でない限り、まだ技術的に達成できません。 数十年.

非常に高い温度について話していますが、特別な安全上の問題は理論化されていません。 複数の専門家によると, 、もしあったなら、彼らはそうするだろう 危険性が低い 核分裂システムで起こり得ることと比較すると、その連鎖反応によってエネルギーが増幅され、したがって生成される熱も増幅されます。

核融合の歴史、クリーン原子力

最初の実験は、マーク・オリファントが実験室で水素の重い同位体を使って核融合を行った 1932 年に遡ります。核融合研究 軍事目的のため それらはマンハッタン計画（原子爆弾の製造につながる米国によって実施された研究開発プログラム）の一環として 1940 年代初頭に始まり、1952 年に使用されました。 最初の水爆 (専門用語で アイビー・マイク そしてマーシャル諸島の環礁で爆発した。その環礁には今でも核実験で出た放射性廃棄物がその下にあるコンクリートのドームがある。

過去 60 年間にわたり、核融合を開発するためにかなりの理論的および実験的努力が払われてきました。 民事目的 戦争や発電ではなく。現在までに最も先進的な核融合炉は次のとおりです。 イター (国際熱核融合実験炉), トロイダル (ドーナツ) 形の反応器。チャンバーの外部の電磁石によって生成される磁場のおかげで、非常に高温かつ低圧のプラズマ (通常は水素) が凝集力を保ち、内壁から遠ざけられます。

Iter プロジェクトには 35 か国 (欧州連合加盟国、米国、インド、日本、韓国、ロシアを含む) が参加しており、このような最初の実験炉をフランス南部のカダラッシュに建設することを目的としています。 イタリアもIterに参加 フラスカーティの試験場で。

Iter に加えて、Sparc (Eni が筆頭株主) と Arc という 2 つの実験プロジェクトがあります。 の 最初の実証炉, 、プロジェクト デモ, すべてが計画通りに進み、過去の遅延と比較して大幅な不連続性があれば、準備が整っている可能性があります。 2050年までには. 実際、デモは実験用イター炉の理想的な後継炉として欧州ユーロフュージョンコンソーシアムによって研究されている核融合発電プラントの原型炉である。

核融合はまだ動いてないから

1960 年代から現在まで、そしておそらく近い将来も続く主な問題は、次のようなもので表されます。 プラスのエネルギーバランスを達成するのが難しい 反応器の。実際、現在に至るまで、連続運転中に正常に生産する原子炉を構築することはまだ不可能である。 消費する電力よりも多くの電力が 磁石と補助格納システムに電力を供給します。

小さな問題ではありません それはコストの問題です:核融合に関する最も先進的なプロジェクトであるIterは、当初130億ユーロの費用が見込まれていたが、それは容易に達成できると主張する人もいる 300億, 実験を続行するには膨大な量のエネルギーを使用する必要があることは言うまでもありません。

では常温核融合はどうでしょうか？

1989 年 3 月 23 日、ユタ大学で、二人の電気化学者マーティン・フライシュマンとスタンレー・ポンズは次のように宣言しました。 記者会見 巨大で複雑な原子炉内の極度の圧力に維持された非常に高温のプラズマ中で核融合が達成されたのではなく、 「試験管の中」, 、室温で。二人の科学者は、エネルギーの世界に革命をもたらすと約束された「常温核融合」のシーズンを開始した。私たちが知っているように、革命は決して起こりませんでした。なぜ？

まず、1つ 特許を取得するための戦い 他の研究者よりも先に、研究が十分に研究されていないため、再現することができませんでした。Fleschmann と Pons は結果を急いで発表したため、設計段階で発生したさまざまな異常を解決できませんでした。このために常温核融合 それは決して証明されなかった 科学界からも、商用プロトタイプが到着することはありませんでした。

結論として、核融合は確かに豊かな可能性を秘めた非常に魅力的な技術です。しかし、その進化の過程にはまだ多くの問題があり、進行中の気候緊急事態を考慮すると、 開発時間は依然として遅すぎ、費用がかかりすぎる エネルギー部門にとって有効な解決策を示すために。