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2025-11-27 05:00:00
少し前まで、仮想通貨マイニング市場は電力の最も「邪悪な」消費者と呼ばれていました。しかし、それは貪欲な人工知能システムを背景に影に消えていきます。あと数年でテクノロジーの世界が私たちに何をもたらすかはわかりません。安価で安全なエネルギーの必要性は今後も高まる一方であることは明らかです。したがって、何十年もの間、技術者、物理学者、その他の科学分野の代表者たちは、トカマク、つまり制御された熱核融合を提供する施設の作成の謎と格闘してきました。 「人工太陽」とも呼ばれます。
背景
トカマク (この名前はずっと後に登場しました) を作成するための最初のステップは、前世紀半ばに行われました。この用語自体は、ソ連の物理学者イーゴリ・ゴロビンによって提案されました。当初、それは異なるように聞こえました。「トロイダル磁気室」の略語としての「トカマグ」ですが、後にソ連の物理学者ネイサン・ヤブリンスキーは、より調和のとれたものとして「トカマク」という変形を提案しました。この用語は人気を博し、他の言語にも移りました。
トカマクは、化石燃料発電所とは異なり、装置の壁に熱として吸収される核融合エネルギーを使用して加熱して蒸気を生成し、その蒸気がタービンを「回転」させます。
代わりに原子炉は数十トンの放射性燃料を使用しますが、製造後は同体積の放射性廃棄物になります。トカマクはそれほど多くの「燃料」を必要としません。少量のトリチウムと重水素で十分です。オペレーティング システムでは数百グラムですが、テストでは通常、数桁少ない量を使用します。どちらのアイテムも在庫があるか、入手または採掘におけるすべての変数を考慮すると非常に簡単です。反応の副生成物は無害なヘリウム 4 です。最後に、機能不全が発生した場合でも、環境や人員に広範囲にわたる影響を与えることなく、熱核反応は停止します。
しかし、楽観的な予測によれば、エネルギー生産を商業規模にできる新しい種類の原子炉のサンプルは、早ければ2050年までには出現しないだろう。
中国はどうですか？
実験用トカマクは長い間世界中で建設されてきました。ソ連にもいくつかあり、米国にもいくつかあり、ヨーロッパの多くの国にもあり、100 を超える設備があります (機能しているものだけでなく、まだ設計中または建設が計画されているものを考慮すると 160 を超える)。さらに、2034年から2035年に打ち上げが予定されている熱核融合炉ITERという世界的な国際的イニシアチブが実施されています。
中国は他のいくつかの国と同様、独自のプロジェクトを推進している。独自の超電導実験用トカマクである EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) があり、定期的にニュースに登場し、記録を打ち立てています。たとえば、2025 年 1 月、EAST は 1066 秒間 (17 分以上) 継続的にプラズマを封じ込めました。
実際、EAST は、前世紀の 90 年代に建造された最初の中国のトカマクである HT-7 の後継となりました。さらに、2003 年に中国は ITER イニシアチブに参加し、その枠組みの中で近代化された熱核融合炉が登場し、2006 年にその試運転の第 1 段階が始まりました。また、2006 年には、EAST で新しい原子炉の最初の打ち上げが行われました。原子炉は 3 秒間作動し、200 キロアンペアの電流を生成しました。
工事
真空チャンバーのトロイダル形状、つまりドーナツに似た形状が普及しました。このチャンバー内ではプラズマが発生し、その温度は摂氏数億度に達することがあります。このような負荷に耐えられる材料はありません (太陽コアには 1,500 万度「しか」ありません)。そのため、イオン化したガスを保持し、「雲」に望ましい形状を与えるために強力な超電導磁石が使用されます。
熱の発生を防ぎ、磁石の特性が失われないようにするために、トカマクにはクライオスタット（大規模な冷却システム）が設置されています。絶縁体はいわゆるブランケットであり、高エネルギーの中性子を捕捉して減速し、加熱して熱を除去します。他の種類の放射線を「外に出す」ことはありません。ダイバータは熱も除去し、熱核反応の生成物として生じる不純物も除去します。
この反応には、空気のない環境、重水素を含むトリチウム、および加熱が必要です。高温では、ガスはプラズマ状態に変わり、磁石によって保持されます。反応が効果的であるとみなされるためには、プラズマを 1 億 5,000 万度の温度に加熱する必要があります。核融合反応が始まり、膨大な量の熱エネルギーが放出されます。トロイドの壁内の水が加熱されて蒸発し、蒸気がタービンを回転させて電気を生成します。
これはトカマクの「内部」の非常に単純化された説明でした。
2007年、新華社は出版物の一つでこう述べた。 言及された トカマクの弱点：原子炉の運転（主に加熱）を維持するためのエネルギーコストがエネルギー出力量よりも高いと想定されていた。同じ出版物から判断すると、それでも EAST は条件付きの「損益分岐点」に達することができた最初の原子炉となった。エネルギー消費量と生産量の比率は 1:1.25、将来的には 1:50 に達する可能性があると主張されている。その後、EAST のマネージャーは、彼らのトカマクがその有効性を証明したと直接述べました。
EAST と他の同様のシステムはいずれも商業利用にはまだ程遠いものであり、これらは実験設備およびプロトタイプであり、安価で安全なエネルギーを大量に入手するという目標の実現に向けてゆっくりと前進しています。
ただし、そのためには「単純な」問題を解決する必要があります。つまり、前述したように、必要な核融合反応は 1 億 5,000 万度で始まるため、完全に制御された条件下で、超高温プラズマ温度での中断のない長期間の動作を達成する必要があります。興味深いことに、最大 3 億度という上限があります。
EAST はこの方向に進んでいます。2018 年、エンジニアは約 3 年後に 1 億度の温度を、わずか 1 分半で 1 億 2,000 万度に達成しました。しかし、公表されたデータから判断すると、科学者は2つの指標を一度に達成しようとはしていません：長時間と高温、最初のどちらかのパラメータを徐々に「調整」します。原子炉はさまざまな動作モードも使用します。
いいえ、優れた性能を達成した原子炉は EAST だけではありませんが、最初に新しいマイルストーンを達成することが多いため、最も有望な原子炉の 1 つと考えられています。 2025年1月、科学者らは1066秒の作業が熱核融合分野の研究における最も重要なステップにほかならなかったと発表した。どうやら中国国内では、このプロジェクトに対する態度が長年にわたって変化してきたようだ。国の基準からすると少額の投資で「ペンのテスト」および「ITERのプロトタイプ」として始まったプロジェクトは、今では何倍にも評価されている。
「彼らは非常に真剣です」 – 監視組織Fusion Energy Insightsの責任者であるメラニー・ウィンドリッジ氏はかつて、中国の綿陽市近くにある熱核反応研究施設の構造を映した衛星画像についてコメントし、こう述べた。複雑な、 書きました CNNは、中国が「未来のエネルギー源」というテーマの開発に本当に高い関心を持っていることを示しているのかもしれない。
「彼らは決意が強く、迅速に行動し、結果を出します」 ウィンドリッジ氏は付け加えた。新しい研究センターは巨大で、おそらく現在世界最大であることも注目される。さらに、そのサイズは、技術的利点が得られる可能性も示しています。おそらく、レーザー設備のシャフトのサイズは、核融合反応の出力の増加を達成する機会も意味します。
核融合産業協会の最高経営責任者（CEO）であるアンドリュー・ホランド氏も同様の意見を共有しており、同氏によると、この技術は「西側諸国で作られたどんなものよりも強力である可能性がある（これが懸念を生む）」という。
楽観的に言えば、EAST の次の成果は、100% の確率ではないにせよ、そう遠くない将来に新しいタイプの原子炉の商用サンプルを作成できる可能性を証明します。確かに、実際のエネルギー生産のためには、トカマクに蒸気タービンを取り付ける必要が残っています。
中国のトカマク（またはその他）は危険ですか？
地球を飲み込むブラックホールを生成すると期待されていた大型ハドロン衝突型加速器に他なりません。それどころか、太陽が生成するのと同様のエネルギーを生成する最も安全な方法の 1 つです。中国におけるEASTの成果は、今度は他の国々にもこの技術の集中的な開発を促している。米国の科学者らは、この件については追いつくことに意味はないと直接述べている。そして、投資の規模は誰にとってもほとんど関心がないようです。これは、単に「最初」であることが利点を意味していた過去の宇宙開発競争を思い出させます。
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#なぜ彼らは中国でトカマクを建設しているのでしょうか