核融合: クリーン エネルギーの実現にさらに近く、おそらく安価に!

ほぼ3年前の2021年6月、私たちは彼女を出産しました。 中心尿細管の到着 その施設内で ITER (国際熱核融合実験炉）、 の 核融合実験炉 ヨーロッパ主導の国際コンソーシアムがカダラッシュ（フランス）に建設中です。 このコンポーネントは原子炉の複雑な磁気モーターの心臓部を形成しており、単なるものではありません。 巨大な寸法を持つ非常に強力な超電導磁石。

高さ18メートル、直径4メートル、重さは1,000トンあります。 プラズマ内に巨大な電流を誘導するために、真空チャンバーの中央の穴に配置されます。 さらに、この非常に強力な磁石は、プラズマの形状を最適化し、安定させるために使用され、さらにジュール効果として知られるメカニズムのおかげでプラズマを加熱し、プラズマの温度を摂氏 1 億 5,000 万度以上まで上昇させるのに役立ちます。

しかし、ITER の磁石は中央電磁石だけではありません。 真空チャンバーの外側に取り付けられた超電導磁石は、プラズマを内部に閉じ込めるのに必要な磁場を生成する役割を果たします。 彼らはまた、その制御と安定化にも責任を負います。 重さは 10,000 トンで、ニオブとスズ、またはニオブとチタンの合金でできており、超臨界ヘリウムで -269 °C まで冷却すると超電導になります。

最近確立されたように、超電導磁石は、ITER だけでなく、すべての実験用核融合炉の基本的なコンポーネントです (トカマク）、英国の JET や日本の JT-60SA など。 問題は、製造コストが非常に高いため、原子炉の最終コストに非常に大きな影響を与えることです。 幸いなことに、1つは 研究者のチーム ニュージャージー州（米国）にあるプリンストン大学プラズマ物理研究所の研究チームは、状況を根本的に変える準備ができているようです。

問題の科学者は非常に興味深い記事を雑誌に掲載しました。プラズマ物理学ジャーナル」で、その設計と構造について言及しています。 ミューズ、 の 最初の実験用ステラレータ型核融合炉 超電導デバイスではなく永久磁石を使用します。 この研究は、永久磁石と平面コイルを使用する、最適化されたステラレーターリアクターの新しい製造戦略を提案することを目的としています。この 2 つのコンポーネントは、超伝導磁石よりもはるかに安価で、管理もはるかに容易であることがよく知られています。

ステラレーター型原子炉は、トカマク型原子炉に代わる非常に安定した原子炉です。 ITER または、 ジェット。 そしてそれは正確には最近の研究結果ではありません。 実際、どちらの設計も 1950 年代に開発され、ステラレーターはアメリカの物理学者ライマン スピッツァーによって設計され、この記事の著者が研究しているプリンストン大学のプラズマ物理学研究室を建設する基礎として機能しました。

両方の設計の形状を見ると、トカマク型原子炉はドーナツ型であるのに対し、トカマク型原子炉はドーナツ型であることがわかります。 ステラレーター それらは、それ自体がねじれたルコマに似た、より複雑な構造を獲得します。 2 つの設計の基本的な違いは次のとおりです。 トカマク 磁場は、一方ではコイルを使用して、他方ではプラズマ自体からの誘導によって生成する必要があります。 この戦略の利点は、プラズマ自体が「適応」できるため、リアクターが製造上の欠陥にそれほど敏感ではないことです。

ただし、型リアクトルでは ステラレーター すべてが機械的に行われます。 すべてはコイルで行われます。 プラズマ中には電流が流れません。 間違いがあり、間違って構築された場合、クリーチャーは制限されません。 ステラレーターの設計は本質的に複雑であるため、トカマク炉の真空チャンバー内にプラズマを磁気的に閉じ込めるよりも多くの課題が生じています。

もし プロジェクトミューズ 適切に開発された原子炉の建設 ステラレーター もっと簡単で安価になる可能性があり、中期的には核融合研究を加速できる可能性がある。 そして、将来的には、ITER のようなトカマク型原子炉もこの技術の恩恵を受ける可能性があるかもしれません。

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