ローレンス・リバモア国立研究所、人類初の核融合実験に成功

ローレンス・リバモア国立研究所、人類初の核融合実験に成功

12月13日、アメリカのエネルギー省(DOE)は、核融合エネルギーにおいて科学者が初めて消費された以上のエネルギーを反応から生み出すことができたことを概説した。

しかし、専門家によれば、商業的な核融合は数十年先のことであり、この技術がどのくらいで電力の脱炭素化の役割を果たすことができるのか疑問が残るとのことである。DOEは現在、どの競合する核融合技術に最初に資金を提供し、2040年代までに米国の送電網のためにカーボンフリーの核融合発電を試みるべきかを決定するという困難な課題に直面している。

このプロセスの第一段階は終了し、民間核融合開発者が少なくとも50メガワットの電力を送電網に供給できる実用規模のパイロットプラントの設計図を作成するのを助けるために、5000万ドル(約66.2億円)の初期研究助成金の申請を締め切ることになる。この資金は、2020年エネルギー法における議会からの5000万ドル(約66.2億円)の承認によって支えられている。

パイロットプラント戦略は、DOEの核融合エネルギー科学諮問委員会が2020年の報告書「Powering the Future」で裏付けている。また、全米科学・工学・医学アカデミーの専門委員会は、その1年後の報告書 “Bringing Fusion to the U.S. Grid” で、この戦略を支持している。これは、この技術が科学的に可能であり、将来的に大規模な投資を行う価値があることを米国の電力会社に納得させるために、他に類を見ない試験的な取り組みを行うというものである。

DOEのある高官は、「2030年代初頭に核融合実験ができるようにするのが目標だ」と語ったが、助成金の申請手続きはまだ公開されておらず、機密事項であるため、名前を明かすことは避けた。DOEは、民間の起業家企業、大学の科学者、国立研究所の研究者を含む核融合開発者チーム間の競争を刺激することを望んでいるという。

業界擁護団体である核融合産業協会によると、少なくとも15社の先駆的な民間核融合企業がパイロットプラント補助金を求めているという。もし、これらの企業が工学的、科学的に厳しさを増した一連のマイルストーンを達成することができれば、議会が全額を計上した場合、4億1500万ドル(約550億円)の研究補助金を受ける資格を得ることができる。また、このプログラムにより、DOEの国立研究所とパートナーシップを組むことも可能になる

核融合産業協会のアンドリュー・ホランドCEOがインタビューで語ったところによると、選ばれるのはパイロットプラント設計の応募のうち数件に限られる見込みだ。プログラムに残るためには、核融合チームは一連の技術的マイルストーンを達成し、残りの困難な工学的課題を解決できることを示さなければならない。将来、プログラムに参加できる企業も出てくるかも知れないと、業界関係者は期待している。

DOEがこのプロセスに着手したのは、共和党が下院の微妙な支配権を握ろうとしているときで、DOEの助成金を精査して「次のソリンドラ」を探すと公言している(オバマ政権が支援し、後に倒産した太陽光発電会社を指している)。また、核融合パイロットプラントの研究や設計を完了するために、議会からの資金が十分かどうかも問題になっている。

各社の入札額を合計すると、核融合パイロットプラント・プロジェクトに対する連邦政府の資金提供要請額は26億ドル(約3,442億円)に上り、これは現在認められている額をはるかに超えている、とホランド氏は言う。

核融合エネルギーの商業化における課題は、DOEが「ネット」エネルギー核融合の史上初の成功例に関する詳細を発表し、明らかになった。

12月5日午前1時(太平洋標準時)頃、科学者たちがBBサイズの水素燃料ペレットが入った小さなカプセルに世界最大のレーザークラスターを照射し、点火して水素原子をヘリウムに融合させ、瞬間的にエネルギーを放出した。

この実験では、約2単位のレーザーエネルギーが使われ、3単位の熱エネルギーが生み出された。1980年代から核兵器の研究のために作られたレーザーは、発射にもっと多くのエネルギーが必要だった。ローレンス・リバモアの科学者たちは、現在使われているより高度で効率的なレーザーなら、この仕事をはるかに安くこなすことができるだろう、と語った。

実用規模の核融合炉は、一瞬の反応だけでなく、繰り返し発電できる耐久性のある部品と信頼性の高いシステムに依存しなければならない。そのような技術的な構成要素はまだ存在しない。

オークリッジ国立研究所の科学者であるキャサリン・マッカーシー氏は、4月にホワイトハウスで開かれた核融合に関する会議で、「(米国で)試験的に使用する材料はあるが、実用的で経済的な商用プラントを作るための材料はない」と述べた。マッカーシー氏は、フランスに建設中の世界最大の核融合研究施設である国際熱核融合実験炉(ITER)プロジェクトに米国が貢献する際の指揮をとっている。

【参照ページ】
(原文)DOE National Laboratory Makes History by Achieving Fusion Ignition
(日本語参考訳)DOE国立研究所が核融合点火を達成し、歴史に名を残す

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