新しい物理学の更新のおかげで、核融合エネルギーの力がついに解き放たれるかもしれません

再生可能エネルギーの世界では、おそらく核融合エネルギーほど野心的な目標はありません。 これには、水素原子を融合してヘリウムを形成することが含まれます。これは、結果として無効な量のエネルギーを生成するプロセスです。 それは太陽の下で刻々と起こる反応ですが、地球上でそれを複製することは退屈でまれなプロセスです。 しかし、私たちが成功すれば、増大するエネルギー需要を満たすクリーンな再生可能電力源にアクセスできるようになります。

この目的のために、研究者たちは「発火」と呼ばれる現象を追求しています。これは、核融合炉が初期反応を起こすのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーを生成する場合です。 フランスの国際熱核融合実験炉（ITER）を含む、この目標を達成するためのいくつかの主要な試みが進行中です。 この取り組みでは、トカマクと呼ばれる機械で強力な磁石を使用して、水素燃料を使用して作成された過熱プラズマを作成します。

しかし、ここに問題があります。すべてがうまくいかなくなる前に、トカマクに入れることができる水素燃料はそれほど多くありません。

「トカマク内でプラズマを作る際の制限の1つは、トカマクに注入できる水素燃料の量です」と、スイスプラズマセンターの研究者であるパオロリッチは述べています。 彼はプレスリリースで言った。 「融合の初期から、燃料の密度を上げようとすると、ある時点で「乱流」と呼ばれるものが発生することがわかっています。基本的には、閉じ込めが完全に失われ、プラズマはどこに行きますか。そうです。」

この問題を解決するために、科学者たちは休憩前にトカマクに入れることができる水素の最大量を測定するためのさまざまな方程式を探し始めました。 それに固執し、核融合研究の世界で主力となった法則の1つは、「グリーンワルド制限」として知られています。これは、トカマクが使用できる燃料の量が機械の半径に直接関係していることを示しています。 ITERの背後にいる研究者たちは、この法則に基づいてデバイスを構築しました。

しかし、Greenwaldの限界でさえ完璧ではありませんでした。

「グリーンヴァルトの限界は、私たちが「実験的」法または限界と呼んでいるものです。これは、基本的に、以前の実験で行われた観察に基づく一般的な規則のようなものです」と、カリフォルニアのローレンスリバモア国立研究所の実験物理学者であるアレックスジルストラは語った。電子メールでの毎日の獣。 「これらは非常に便利ですが、試験のデータがある状況以外で適用する場合は常に注意する必要があります。」

リッチーと彼のチームがこの確固たる信念に異議を唱えたのはそのためです 新しい用紙 5月6日に雑誌に掲載されました 物理的なレビューレター。 その中で、彼らは、グリーンワルドの限界が実際にはほぼ2倍、つまりプラズマを生成するためにトカマクに入る水素燃料のほぼ2倍の量だけ引き上げられる可能性があると仮定しました。 彼らの発見は、DEMO（現在開発中のITER原子炉の後継）のような将来の核融合原子炉が最終的に着火するための基礎を築く可能性があります。

「これは、トカマクで達成できる強度が、それを実行するために必要なパワーとともに増加することを示しているため、重要です」とリッチー氏は述べています。 「実際、DEMOは現在のトカマクやITERよりもはるかに高い出力で動作します。つまり、Greenwaldの法則とは異なり、出力を減らすことなく燃料密度を増やすことができます。これは非常に良いニュースです。」

ジルストラは、核融合炉にも限界がある理由を明らかにするため、チームの発見が重要であると考えています。 また、ITERやDEMOなどのトカマク設計は「以前考えられていたよりも制限が少ない」可能性があるとも述べています。 燃料密度が2倍になると、トカマクの出力が劇的に向上し、最終的に点火することができます。

「融合は科学的にも技術的にも非常に難しい問題であり、融合の力を実現するには、一度に多くの進歩が必要です」とジルストラ氏は付け加えました。 「この研究が、特にITERのような機械でさらに検証されれば、磁気核融合コミュニティが実験施設と発電の将来の設計を設計および改善するのに確かに役立ちます。」