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「核融合発電」の大型実験装置が2020年に完成予定。核融合発電所ができたら原発は不要

私にとっては、ちょっと驚きのニュースがありました。

昔、学生の時、プラズマをテーマにしているチームがあって、プラズマを空間に閉じ込め

ることは大変だと聞いていたので、核融合炉なんてまだまだ先のことだと思っていまし

た。

ところが、核融合発電のための実験装置が来年、完成するとのこと。

ただ、「核融合発電のための実験装置」ということですから、核融合試験炉にも到達して

いないんですよね。どのレベルまで到達するんでしょうか。

記事では、「JT-60SAの200秒間の連続運転を目指す。」とありますので、約3

分ちょっと、プラズマを「核融合炉に」閉じ込めて、核融合反応を継続させることができ

たら大成功ということみたい。

記事をみて、もうこんなところまで進んでいるのかと思ったけど、実用化までは先が長い

な。実用化できたとしてもその時は多分、というか絶対に私は生きていない。😅

ところでプラズマとは何

プラズマというのは、気体を高温加熱したり、気体に電気的衝撃を与えたりすると、気体

の電子が剥ぎ取られて、正の荷電粒子(原子核)と負の荷電粒子(電子)とに分離するの

で、これら正負の荷電粒子が混ざりあった電離気体全体をプラズマと言います。

この実験装置「JT-60SA」の場合、重水素の電子をはぎとったときに不安定なプ

ラズマ状態になるため、そのプラズマを強力な磁場で閉じ込めて安定したプラズマ状態を

保つ必要があります。

でも、安定化させるための強力な地場を実現するには大型の設備が必要となり、コストが

嵩みます。なので小型化が要請されるんだけど、小型の設備でプラズマを安定的に閉じ込

めるのがむずかしいみたい。

ところで、科学技術の発達は、全て大型から小型化への道のりですよね。

携帯電話にしても、ビデオカメラにしても初期の市販製品はずいぶん大きいものでした(^^)

スマホ世代の人には、昔のビデオカメラの大きさなんて想像できないでしょう。

もっと言うなら、コンピューターもずいぶん大きいものだった。

いわゆるPCなんて物はなくて、コンピュータが大学の大きな部屋を占領していたのです

から。それでいて性能なんて、今机の上に乗っかっている小さなPCより、劣っていた。(たぶん😅)

大型コンピュータなんてとにかく冷蔵庫みたいな大きなやつが大きな部屋に何列も並んで

いました。

まあ、こんなことを考えると、核融合炉を人間が作るなんて夢のまた夢だと思っていたけ

ど、いつかできるんでしょうね。\(^o^)/

そもそも、核融合が起これば、太陽の表面温度6000℃にはなるのでしょうから、その温度

をどう管理するのでしょう。鉄の融点は1538°Cですし、6000℃に耐える金属はありませ

んから、核融合炉自体が溶けてしまいますよね?

まっ、この辺りは専門家にお任せしましょう(^^)

核融合炉、核融合反応とは

人類のエネルギー問題を解決するともいわれる「核融合発電」を実現させるため、2020年の完成に向け世界最先端の大型実験装置「JT-60SA」(茨城県那珂市)の建設が大詰めを迎えている。日本は核融合の技術で世界をリードしており、フランスを舞台に国際協力で進む「ITER(イーター)」計画とも協調することで、今世紀半ばの技術確立に向けた貢献が期待される。

■1グラムの気体が石油8トン分に

核融合とは、水素のような軽い原子核どうしが融合し、ヘリウムのようなより重い原子核に変身する現象だ。このとき、アインシュタインの質量とエネルギーに関する公式により、膨大なエネルギーが生じる。

例えば水素の仲間である「重水素」と「三重水素」を計1グラム用意して核融合させただけでも、石油約8トン分ものエネルギーが発生する。核融合発電は、このエネルギーで加熱した水で、タービンを回して電気を作るイメージだ。重水素と三重水素は海水を通じて手に入り、枯渇の心配がない。

核融合反応は太陽の内部でも起きているため、核融合発電は“地上の太陽”ともいわれる。

JT-60SAは量子科学技術研究開発機構(千葉市)が欧州と協力して建設しており、炉の本体は直径約12メートル、高さ約16メートル。建設費は630億円超で日本は3分の2程度を負担する。20年に完成し、22年に本格稼働する見通しだ。

実験では重水素だけを用いる。炉外の加速器で秒速1万キロに加速した重水素の粒子を、同じく重水素が充填(じゅうてん)された炉内に注入して1億~2億度まで加熱。この超高温で、重水素の周囲にある電子をはぎ取って原子核をむき出しにし、さらに本来はプラスの電荷どうしで反発し合う2つの原子核を強引に融合させる。これが核融合だ。

一方、重水素は電子をはぎ取られると不安定なプラズマになるため、強力な磁場で閉じ込めて安定したプラズマ状態を保つ必要がある。しかし、経済性を重視して核融合炉を小型化すると、プラズマを閉じ込める難易度は上がってしまう。

この壁の克服がJT-60SAの大きな目的で、計画では200秒間の連続運転を目指す。イーターの実験炉が稼働するまでは、核融合の実現に向けた世界最先端の研究施設となる。

■予算2兆円のメガプロジェクト

これに対してイーター計画は、日米欧露のほか中国やインド、韓国が加わるメガプロジェクトだ。フランス南部に建設中の実験炉は直径、高さともに約30メートルで25年に完成、35年の本格稼働を目指す。計画の総額は約2兆円で、うち日本は約1800億円を負担している。

実験炉では発電はしないが、5万キロワットの電力で重水素と三重水素を核融合させることで、約17万キロワットの発電量に相当する熱出力を目指す。イーターとJT-60SAの成果を組み合わせ、経済性をはじめとした実用化のめどが立てば、実際に発電まで行う「原型炉」の建設へと続く。これは今世紀半ばとなる見通しだ。

■日本が世界をリード

核融合の技術では、意外なことに米国は出遅れており、日本と欧州が世界をリードしている。イーターの実験炉をめぐっても、日本とフランスが立地を争ったほどだ。

・・・・・(略)

出典:〈“地上の太陽”でエネルギー問題解決へ 日本がリードする新核融合炉、建設大詰め 1/20(日)  産経新聞〉

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