著名な科学者が核融合に関する最大の誤解を払拭：「もう生きてその核融合を見ることはできない」

Josef M. Gaßner はあらゆる種類の科学トピックを扱います。年明けに合わせて、核融合の現状を総括した。画像出典: Unsplash とビッグバン、宇宙と生命、YouTube

核融合は数十年にわたって研究されてきました。もし私たちがそれらを飼いならし、発電所で制御された方法で稼働させることができれば、宇宙の何十億もの星の原始の火を利用することになるでしょう。現在の状況はどうなっているのでしょうか？

天体物理学者ヨーゼフ・M・ガスナーはこう述べています。YouTubeビデオを公開しました。彼の協力とハラルド・レシュ教授からの追加情報をもとに、21 世紀の第 1 四半期の終わりにおける核融合の現状について議論します。

私たちは自分たちのものを構造化します核融合についての簡単な説明次のように：

• 核融合を利用した発電にはどのような概念があるのでしょうか？
• ジョセフ M. ガスナー氏は、核となる課題をどこに見ていますか?
• 核融合では核廃棄物が発生しますか?
• 核融合炉は爆発する可能性がありますか?
• 燃料は足りていますか？
• 最初の核融合発電所がいつ稼働するかを予測できますか?

核融合を利用した発電にはどのような概念があるのでしょうか？

で核分裂原子核は 2 つ以上の小さな原子核に分解されます。そうすることで、彼はエネルギーを解放します。これが起こるためには、出発核が十分に重くなければなりません - たとえばウランです。これが今日のすべての原子力発電所の基礎です。

カーンフュージョン一方、2 つの軽い原子は融合してより重い原子を形成します。水素を使用して、2 つのヘリウム原子を 1 つのヘリウム原子に変えます。エネルギーは主に中性子の形で放出されます。核融合中、プラズマが生成されます (物質の 4 番目の基本状態: 固体、液体、気体、プラズマ)。

これを行うには（通常）熱を使用する必要があります。太陽は圧力をかけてそれを行いますが、私たちはそれを持続的に行使することはできません。現在、合併を達成するための主な方法は次のとおりです。

• ステラレーターまたはトカマク:電流を使用して磁場を生成し、プラズマを環状反応チャンバー内に浮遊状態に保ちます。
• 慣性融合 (弾丸またはレーザー):レーザーまたは発射体の衝突により、微量の水素が融合します。弾丸が当たると、太陽のように一定ではなく、非常に大きな圧力が短時間発生します。しかし、この方法であれ、レーザーを介してであれ、私たちは基本的に小型水爆の爆発からエネルギーを収集します。

私たち全員が使用できる電力は、通常、蒸気で駆動されるタービンを使用する古典的な方法で生成されます。これは、核融合中に放出されるエネルギーを使用して水を加熱することによって生成されます。

核融合の基本原理、特に慣性関数について詳しく知ることができます。。

ジョセフ M. ガスナー氏は、核となる課題をどこに見ていますか?

原子炉の種類に応じた無数の個別の課題とは別に、天体物理学者は、彼の意見では、一般的に最初の発電所の建設を遅らせる 3 つの核心領域について概説しています。

• アウトよりもインの方が多い:現状では実験室でもまだ発電できていない。私たちは常に、利用できる以上のエネルギーを使っています。
• 非線形性:核融合に関しては、実験室の一室サイズのシステムを単純にスケールアップして、サッカー場よりも大きなシステムに拡張することはできません。物理学は非常に複雑です。規模が小さい場合は、短期間であれば効果があるかもしれません。しかし、ベースロード供給用の電力を生成するための継続的な運用は、まったく別の話です。自分が選んだスポーツの世界チャンピオンとシニアアマチュアを対戦するようなものです。
• 国際的な協力により複雑さが増します。に基づいて、主力トカマク炉ITER南フランスで作られたこの作品について、ガスナー氏は別の点を説明しています。数十の国がプロジェクトに取り組むことは、政治的にも社会的にも素晴らしいことですが、官僚主義と必要な合意が極端に膨らむことになります。その理由は、誰もが自分たちの発電所を建設するためにできるだけ多くの知識を生み出したいと考えているからです。

より単純な条件で建設された他の研究用原子炉のほとんどは、現在、ITER の規模に達していません。そして、それさえも運用には適していません。将来的には、これまでに学んだことを活用して、原型炉と呼ばれる人類初の大規模核融合炉を構築したいと考えています。マックス プランク研究所）。

核融合では核廃棄物が発生しますか?

はい、核融合では放射物質が生成されます。しかし、ガスナー氏によれば、半減期は従来の核廃棄物の半減期よりもはるかに短いという。これにより、取り扱いが容易になり、何よりも保管が容易になります。

核融合炉は爆発する可能性がありますか?

いいえ、融合プロセスをオフにすることはより直接的です。ガスストーブのパイプをオフにすることを想像してください。核融合プラズマ、つまり放出されたエネルギーはすぐに消滅します。核分裂発電所では、発電を停止したにもかかわらず、依然として問題が発生する可能性があります。核分裂は自然に発生するため、ほとんどの場合、積極的に抑制する必要があります。一方、核融合には、磁場のための電気エネルギーの供給や、衝撃を受ける燃料が必要です。

燃料は足りていますか？

はい、それは私たちの海を事実上無限に泳いでいるからです。重水素や三重水素などの水素同位体は主に核融合します。古い映画でヨーゼフ・M・ガスナーの同僚を演じたハラルド・レッシュ教授のようにYouTubeビデオ説明: 1 リットルの海水には、石油のバレル (約 159 リットル) に含まれるのと同じくらいの量の核融合によって利用できるエネルギーがあります。

最初の核融合発電所がいつ稼働するかを予測できますか?

ヨーゼフ・M・ガスナー氏は、核融合電気をソケットから引き出すという希望を諦めた。「生きてその姿を見ることはできない」。彼は 2025 年に 59 歳の誕生日を迎えます。これはハラルド・レッシュ氏の推定と一致しています。彼によると、商業用核融合は少なくとも 30 年先です。

ガスナー氏はさらに、「一度建設されると、ハイテクインフラ、研究開発が確立された国のみに残される」と述べている。核融合発電所は複雑なシステムであるため、この基盤がなければ運転できません。