核融合のブレークスルー-それは何であり、どのように機能しますか?

米国の科学者は、ほぼ無限のエネルギー供給を潜在的に提供できるプロセスを完成させようとする試みにおいて、大きなマイルストーンに到達しました。

核融合は化石燃料に依存しず、有害な温室効果ガスを生成しないため、気候変動への取り組みにも役立つ可能性があります。

核融合は太陽にエネルギーを与えるプロセスです。

1960年代から、50か国以上の科学者が地球上でそれを再現しようとしています。

彼らは、それが最終的に世界に大量のクリーンエネルギーを提供できることを望んでいます。

核融合では、原子と呼ばれる小さな粒子のペアが加熱され、強制的に一緒になって1つの重い粒子になります。

それは重い原子がバラバラになる核分裂の反対です。原子力発電所は現在、核分裂を利用して発電しています。

核分裂は大量の放射性廃棄物を生成しますが、これは危険な場合があり、安全に保管する必要があります-潜在的に数百年間。

核融合によって生成された廃棄物は放射性が低く、はるかに速く崩壊します。

核融合は石油やガスのような化石燃料を必要としません。また、太陽の熱を閉じ込めて気候変動の原因となる温室効果ガスも発生しません。

ほとんどの核融合実験は、海水とリチウムから安価に抽出できる水素を使用しており、燃料供給が数百万年続く可能性があることを意味します。

それはエネルギー生産の「聖杯」と言われています。

水素などの軽元素の2つの原子が加熱され、結合してヘリウムなどの1つの重い元素を形成すると、核反応は大量のエネルギーを生成し、それを捕獲することができます。

しかし、2つの同一の要素を組み合わせることは、実際には非常に困難です。

それらは同じ正電荷を持っているので、彼らは自然にお互いを反発します。

この抵抗を克服するには多くのエネルギーが必要です。

太陽では、これは摂氏約1000万度の非常に高い温度と、地球の大気の1,000億倍以上の大きな圧力のおかげで起こります。

地球上では、科学者たちはさまざまな技術を使用してこれらの条件を再現しようと試みてきました。

しかし、必要な高温高圧を十分に長く維持することは非常に困難であることが証明されています。

米国の国立点火施設(NIF)は、192ビームレーザーを使用して、少量の水素を約15〜20個のやかんに電力を供給するのに十分なエネルギーに変えることに成功したと発表しました。

これは、科学者が初めて、レーザーが実験に入れたよりも多くの電力を生成できたことを意味します。

過去数年間の一連の有望なブレークスルーにもかかわらず、大規模な核融合はまだ数年先です。

2月、英国に本拠を置くJET研究所のヨーロッパの科学者は、5秒間に生成されるエネルギー量で独自の世界記録を破りました。

しかし、米国で成功したNIF実験でさえ、そもそもレーザーを機能させるのに必要なエネルギー以上のエネルギーを生成しませんでした-そしてこの時点に到達するための研究プログラムには数十億ドルの費用がかかりました。

物理学者は米国の成果を歓迎し、真の画期的な瞬間と表現しているが、核融合を家庭や企業に電力を供給するには、さらに多くの作業が必要であると指摘している。

科学者は今、核融合をより迅速かつ安価に再現することに焦点を当てるでしょう。

国際原子力機関(IAEA)は、核融合を「本質的に安全」と呼んでいます。

核融合反応を開始して維持するために必要な条件は非常に極端であるため、制御不能になることは不可能です。

「核融合は自己制限的なプロセスです。反応を制御できない場合、機械は自動的にオフになります」とIAEAのセヒラゴンサレスデビセンテは説明しました。

核分裂と比較して、プロセスによって生成される放射性廃棄物のレベルが低いことも、取り扱いと保管がはるかに簡単です。

核融合は石油やガスなどの化石燃料に頼らず、地球温暖化を引き起こす温室効果ガスも発生しません。

太陽エネルギーや風力エネルギーとは異なり、有益な気象条件に依存しません。

地球上で見られる2つの比較的豊富な材料、リチウムと水素を使用しています。

核融合の広範な利用は、各国が2050年までに「ネットゼロ」排出量を生み出すという目標を達成するのに役立つ可能性があります。

しかし、最近の実験的な成功が有意義にスケールアップできるようになるまでには何年もかかるでしょう。