2 つの核融合プロジェクトがすでにパイロット発電所を計画中 |テクノロジー

何十年もの間、太陽を真似て、安全でクリーンでほぼ無尽蔵のエネルギー源を地球から得るという夢があった。 核融合 （軽い原子の 2 つの核が結合して別の原子核を形成することによるエネルギーの放出）は、研究室では眠っていました。それを現実にするためには常に30年が残されていました。しかし、期待は変わりました。ヨーロッパで最も先進的な 2 つのプロトタイプを担当した者、 英国に1つ そしてもう一つ スペインで彼らは、スペインの場合は10年以内、英国のプロジェクトでは15年以内に正味エネルギーを生成するパイロットプラント（必要以上のものを供給する）を完成させるのに十分な開発を達成したと主張している。

スマート核融合炉試作機（アスペクト比が小さいトカマク) が主導し、 セビリア大学 （米国）と国際コンソーシアムが参加しているこの装置は、1年前に装置を始動させ、プラズマ（原子炉の燃料）を生成し、温度を約1000万度まで上昇させ、計画の2倍の期間維持することに成功した。それがレースを加速させる第一歩となった。最近、アンダルシアFEDERプログラムから、トカマクの運営に必要な科学技術機器とインフラストラクチャーの建設に対して、800万ユーロという異例の補助金を受け取りました。

スマートは研究プロジェクトから、可能な限り最もコンパクトな核融合炉の主要技術開発の 1 つに移行しました

マヌエル・ガルシア・ムニョス、セビリア大学物理学者、トカマク・スマート共同ディレクター

「スマートは飛躍的に稼働し、成長しています。それは研究プロジェクトから、可能な限り最もコンパクトな核融合炉のための主要技術開発のプロジェクトになりました」とセビリア大学の物理学者であり、ドイツのマックスプランクの元主席研究員であり、アンダルシアの首都で開発中のトカマクの共同ディレクターであるマヌエル・ガルシア・ムニョス氏は言う。

スペインのプロジェクトの独自性により、2040年に最初のパイロットプラントが完成すると予測する英国の開発責任者よりもいくぶん楽観的となっている。ガルシア・ムニョス氏は、大規模プロジェクトとは異なる計画を立てることで、制度的支援と財政的支援のバランスが取れれば、この計画を5年前倒しする。 Smart は、球状設計により、より少ない体積でより効率的な、コンパクトで経済的に実行可能で技術的に実現可能な設計に取り組んでいます。の 高温超電導マグネット（HTS））、コストを削減し、より小さなスペースで磁場を増加させるための鍵。そして、プラズマの負の三角形性、つまり性能を向上させ、原子炉の耐用年数を延ばす燃料形状です。

すでに開始されているトカマクの第2段階では、その名前（hSmart）に「hSmart」という文字が追加されている。これは、温度が摂氏1億度（起動時の10倍）を超える温度に達するためであり、これは正味エネルギーを達成し、平均的な欧州都市の30万戸以上の住宅に電力を供給するのに十分な約650MWtの熱融合出力と約200MWeの発電量を達成するための重要なマイルストーンである。

SMARTプロジェクトは戦略に統合されています フュージョン2グリッドこれは、官民の国際社会と協力し、プロジェクトとの相乗効果で、最初の原子炉の送電網への接続を加速することを目指しています。 IFMIF-女性 グラナダで。

ポール・メスベン氏、英国プロジェクトゼネラルディレクター ステップフュージョンこの大会でも表彰台に上がれると信じています。 「世界的な競争があり、経済的価値はそれを早期に達成する方向にあります」と彼は認めます。そして彼は良い立場にあると主張している。 「私たちは、どのようにして実用的な商業用核融合プラントに到達するかを語るための基礎を持っています。私たちは初期の構想段階から詳細な設計とエンジニアリング作業を行っています。その後、2030年代初頭か中頃に建設に入り、起動と運転段階は2040年になるでしょう。」と同氏は主催した会議で詳しく述べている。 サイエンスメディアセンター。

私たちは、どうすれば実行可能な商業用核融合プラントに到達するかを語るための基礎を持っています。私たちは初期のコンセプト段階から詳細な設計とエンジニアリング作業に移行しました。

Paul Methven 氏、英国 STEP Fusion プロジェクトのゼネラルマネージャー

核融合の鍵は、危険を冒さず、実質的に無駄なく膨大な量のエネルギーを生成するために必要な少量の物質です。 「今朝トーストに塗ったバターよりも少ない約1グラムの重水素と三重水素で、3,400億ジュールのエネルギーを供給するのに十分です。これは月までの距離に相当する距離を電気自動車で走行するのに必要な電力です」とステップ・フュージョンの科学技術担当ディレクター、ハワード・ウィルソン氏は説明する。

あなたのプロジェクトは研究施設で達成された成果に基づいています オックスフォードシャーのジョイント・ヨーロッパ・トーラス (JET)そこで彼らは、5秒間の持続的な反応により、1997年に同じ複合施設で達成された記録の3倍である、59メガジュール（MJ）の核融合エネルギーの記録を生成することに成功した。

このモデルは、hSmart と同じ目標、つまりプラズマを封じ込めるためのより効果的な磁場を備え、メンテナンスが容易で、大規模プロジェクトよりもコストが低い、コンパクトな反応器の作成を追求しています。これは、プラズマを維持できる磁気ケージ内で約 1 億 5,000 万度の温度に達する必要があります。

エイミー・ガンディ氏、英国原子力庁材料科学工学部長 (イエヴェリ）は、両方のプロジェクトに共通する要素「核融合発電所の食料」について説明しています。 「燃料源として、重水素と三重水素を使用します。重水素は海水から簡単に入手できます。しかし、地球上には三重水素が非常に少ないため、独自に製造する必要があります。」と彼は説明し、リチウムを三重水素とアルファ粒子（電子のないヘリウム原子核）に変換するシステムにすでに取り組んでいることを詳しく説明しました。

もう 1 つの課題は、これも両方のプロジェクトに共通であり、核融合プロセスから磁気ケージを保護することです。 「幸いなことに、私たちはプラズマを制御できるので、約 1,000 度または 1,300 度に耐える材料を設計または選択するだけで済みます」と彼は言います。ガンディ氏が「第一の壁」と呼ぶ領域である核融合プラズマに最も近い材料として、このプロジェクトでは現在、3,500度近い温度に対応するタングステンが使用されている。

セビリア大学で開発されている装置も高温超伝導電磁石を使用していますが、プラズマの負の三角性 (逆 D 字型) で動作します。この機能により、外部電力の半分で同じプラズマの閉じ込めを実現できます。これはシステムの効率にとって不可欠なものです。その結果、化石燃料よりも高い圧力と核融合温度に達し、グラム当たり最大 1,000 万倍多くのエネルギーを生成できる原子炉が誕生しました。

核融合に向けたこの複雑な競争では、投資された研究と開発の応用可能性がすでに進歩しているため、勝者だけが存在します。この意味で、ポール・メスベンは次のように指摘する。「どの馬が適切なのかは誰にも分からないが、複雑なテクノロジーを備えた馬は 1 頭だけではなく、有効でさまざまな用途に使える可能性のある馬が多数登場するだろうという気がする。」 「世界中で選択肢が検討されており、それらの設計すべてに共通するテクノロジーが多数あるため、他のアプローチにも同様に適用できるものを開発中です」とハワード・ウィルソン氏は付け加えます。