米エネルギー省、核融合技術で「画期的進歩」　投入量上回るエネルギーを出力

核融合のブレークスルー

キャサリン・クリフォード @CATCLIFFORD

火曜日、エネルギー省の長官と他の連邦科学界のリーダーたちは、カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所で行った核融合反応がネットエネルギーを達成したと発表しました。

これは、人類が初めて達成した画期的な成果です。

核融合は太陽がエネルギーを生み出す方法だが、地球上で核融合によるエネルギーを生み出すことは、何十年もの間、科学者たちを魅了してきた。

近年では、気候変動への対応が急務となり、クリーンエネルギーのソリューションが特に魅力的であることから、個人投資家が核融合関連の新興企業に50億ドル近くを投資している。

米国の核融合技術は、世界のエネルギーの未来を変えるかもしれない。

火曜日、エネルギー省の長官と他の連邦科学界のリーダーは、カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所で行われた核融合反応が、反応を開始するために投入されたエネルギーよりも多くのエネルギーを生成したことを意味する、正味のエネルギーを達成したと発表しました。

これは、人類が初めて達成した画期的な成果である。

核融合は太陽が発電する方法であるが、地球上で有用な核融合反応を再現することは、何十年もの間、科学者たちにとって困難なことであった。

正味のエネルギーが得られたことで、核融合が実験室の科学から実用的なエネルギー源へと移行する道が開かれたわけだが、核融合の大規模な商業化はまだ何十年も先のことだろう。

なぜなら、もし核融合が大規模に商業化されれば、二酸化炭素を排出せず、核分裂のような長期にわたる放射性廃棄物も発生しないからである。

ローレンス・リバモア国立研究所の国立点火施設ターゲットチャンバーでは、科学者がレーザーを発射し、そのレーザーが燃料に衝突したときに何が起こるかを観察・測定しています。

“2022年12月5日（月）は、科学において重要な日でした。” 国家核安全保障局長官であるジル・フルビーは、火曜日、ワシントンD.C.でこのニュースを発表する記者会見で、”制御核融合実験における点火への到達は、60年以上に及ぶ世界規模の研究、開発、エンジニアリング、実験の後にもたらされた業績です “と述べました。

点火に到達したことは、核融合実験が、反応を駆動するために使用したレーザーエネルギーよりも多くのエネルギーを核融合から生み出したことを意味します。

実験以来、チームはこの公式発表ができるようにデータの分析を行ってきた。

“これは重要なことです。以前の結果は記録であったが、まだ投入した以上のエネルギーを出してはいなかった」と、業界の業界団体である核融合産業協会のCEOであるAndrew Holland氏はCNBCに語っている。

「地球上で初めて、科学者たちは、核融合エネルギー実験が起動にかかる以上の電力を放出したことを確認し、核融合エネルギーの物理的基礎を証明した。

これは、近い将来、核融合が安全で持続可能なエネルギー源になることを導くでしょう。”

12月5日の実験では、約2メガジュール（エネルギーの単位）が反応に入り、約3メガジュールが出てきたと、国家核安全保障局の防衛プログラム担当副長官、マービン・アダムズ氏は言いました。”1.5倍の利得 “とアダムスは言った。

この実験では、ローレンス・リバモア国立研究所の国立点火施設で、超高出力レーザーがすべて非常に小さな燃料ターゲットに向けられます。

「実験では、192の高エネルギーレーザーがコショウの実ほどの大きさのターゲットに集中し、重水素とトリチウムのカプセルを摂氏300万度以上に加熱して、星の状態を短時間シミュレートします」とHrubyは述べています。

国立研究所の主な任務は、国防に使用する原子力の研究であり、今回の核融合研究は、1996年に当時のクリントン大統領が、本格的な核実験を行わずに核兵器備蓄の安全性に対する信頼を維持するために設立した取り組みの一部である。

しかし、この発見は、クリーンエネルギーにも大きな意味を持つ。国家安全保障上の仕事に加えて、「世界を革命的に変える可能性のあるクリーンなエネルギー源に向けた最初の暫定的なステップを踏み出したのです」と、Hrubyは語った。

この科学的なブレークスルーは政府の最高レベルで祝われているが、核融合発電所がクリーンで豊富なエネルギーを提供できるようになるには、まだ何年もかかると思われる。

「これは1回限りの点火カプセルです。商業的な核融合エネルギーを実現するためには、多くのことをしなければならない。

ローレンス・リバモア研究所のキム・ブディル所長は、火曜日、「1分間に何度も何度も核融合点火イベントを起こせるようにしなければならない」と述べた。

“それを可能にするためには、ドライバーの強固なシステムが必要です。だからさ、たぶん何十年もかかるよ。60年はないでしょう。

以前は50年と言われていましたが、そうではありません。おそらく、協調的な努力と投資により、数十年の基礎技術の研究により、発電所を建設することができるようになると思います。”

ローレンスリバモアの慣性閉じ込め核融合プログラムの主任科学者、オマー・A・ハリケーンは、”ここから先、残されたことは、レーザーエネルギー効率を上げ、さらなるターゲットの最適化によって、ターゲットエネルギー獲得量を増やすという、主にエンジニアリングです。”と説明しています。

ハリケーンはさらに、「この新しい結果は、基礎物理学上の障害がないことを証明するもので、確かに商業核融合に近づいたと言えます。私たちは “核融合時代 “に入ったと感じ始めています。”

核融合の時代」に向けて一歩前進

近年、気候変動やエネルギー安全保障への懸念から、核融合への関心が飛躍的に高まっている。

現在、アメリカでは90基以上の原子炉が稼働しているが、それらの原子炉では、中性子が大きな原子にぶつかることで小さな2つの原子に分裂し、大きなエネルギーを放出する核分裂反応を採用している。

米国エネルギー省によると、核分裂反応は二酸化炭素を排出しないため、クリーンエネルギーとされている。

米国エネルギー情報局によると、米国は2021年に実用規模の発電量の約19％をそれらの原子力発電所から得ており、エネルギー省によると、核分裂炉からのエネルギーは、米国で発電されるクリーンな電力の半分を占めているとのことです。

しかし、これらの原子炉からは長期間の放射性廃棄物が発生し、米国を含むほとんどの国には現在、その廃棄物の長期貯蔵施設がない。米国では、放射性廃棄物の永久的な地下貯蔵施設を建設するための努力は、これまでのところ滞っている。

核融合は、2つの原子が衝突してより重い原子を形成することで、二酸化炭素の排出や長期の核廃棄物を発生させずに、膨大なエネルギーを放出することができる。

しかし、この地球上で核融合反応を持続させることは非常に困難であることが分かっており、科学者たちは何十年にもわたって挑戦し続けてきました。

特に、核融合反応を起こすには大量のエネルギーが必要であり、この実験が行われるまで、誰も核融合反応に必要なエネルギー以上のものを得る能力を実証していませんでした。

プラズマ物理学者のアーサー・タレル氏はCNBCに、「科学者達は、1950年代以来、核融合が、投入された以上のエネルギーを外に放出できることを示すのに苦労してきました」と語っています。

この数十年の間、誰かが核融合発電の開発資金を要求するたびに、その返事はいつも『まず、原理的にうまくいくことを示さなければならない』でした」と、The Star Buildersの著者でもあるタレル氏は言う。

つまり、核融合実験が使用する以上のエネルギーを生み出せることを示さなければならないのです」。ローレンス・リバモアの研究者たちは、史上初めてこれを実現したのです”。

核融合は、すでに気候やエネルギーの投資家にとってホットな空間です。核融合産業協会によると、これまで投資家は民間の核融合エネルギー新興企業に約50億ドルの投資を注ぎ、その半分以上が2021年の第2四半期以降に行われたものです。

“レーザー核融合(または慣性閉じ込め核融合)コミュニティの誰もが、1回の実験でインよりもアウトに多くのエネルギーを得ることに集中してきました。

“それは、原理実証を示し、さらなる投資と関心を引き出すための鍵だからです」と、Turrell氏はCNBCに語っています。

実際、民間の核融合産業は、これを勝利と見なしている。

「今、民間の核融合産業は次のステップに進み、このような実験結果をクリーンで安全なエネルギー源として実用化するでしょう」と、ホランド氏はCNBCに語っています。

「つまり、核融合はサイエンスフィクションではなく、近い将来、現実的なエネルギー源になることを世界に示すことになるのです。

もちろん、この実験結果と核融合発電所の間には、まだ多くのステップがありますが、これは、核融合が世界にクリーンで安全かつ豊富なエネルギーを提供する日に近づくための重要なマイルストーンです。”

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