無限のエネルギーを生産できる世界初の原子炉を発見

Euronews.com によると、フランスのプロヴァンスの中心部で、世界を代表する科学者たちが、世界最大かつ最も野心的な科学実験の準備を進めているという。

科学者たちの構想は、太陽のエネルギー源と同じ反応から得られるエネルギーを利用して、世界最大の核融合装置を作ることだ。

「私たちはこれまでに設計された中で最も複雑な装置を建造しています」と国際熱核融合実験炉（ITER）の広報ディレクター、ラバン・コブレンツ氏は語った。

当面の課題は、太陽や恒星を動かすのと同じ反応である核融合を産業的に利用することの実現可能性を実証することです。

これを実現するために、蓄積エネルギーを生成するために、トカマクと呼ばれる世界最大の磁場室が南フランスに建設されている。

ITERプロジェクト協定は、2006年にパリのエリゼ宮で米国、EU、ロシア、中国、インド、韓国によって正式に調印された。

現在、30カ国以上が協力して試験装置を建造しており、完成すれば重量は2万3000トン、最高1億5000万度の温度に耐えられると予想されている。

ある意味、これは国立研究所、大規模な研究施設のようなものだが、実際には35カ国の国立研究所が集まってできたものだとコブレンツ氏は語った。

核融合はどのように起こるのでしょうか?

核融合は、2 つの軽い原子核が融合してより重い原子核を形成し、膨大な量のエネルギーを放出するプロセスです。

太陽の場合、中心核の水素原子は巨大な重力によって融合します。

一方、地球上では、核融合を起こすために主に 2 つの方法が研究されています。

コブレンツ氏によると、最初の方法は、非常に少量（コショウの実ほどの大きさ）の2種類の水素（重水素と三重水素）にレーザーを照射するというものだ。したがって、少量の物質は、式 E = mc² (E はエネルギー、m は物体の質量、c は真空中の光の速度) に従ってエネルギーに変換されます。

ITER プロジェクトは、2 番目の方法である磁気閉じ込め核融合に重点を置いています。

「この場合、800m³の非常に大きなチャンバーがあり、非常に少量の燃料（2～3グラムの燃料、重水素、三重水素）を入れ、さまざまな加熱システムを通じて温度を1億5000万度まで上げます」とコブレンツ氏は語った。

コブレンツ氏は、この温度ではこれらの粒子の速度が非常に高くなり、正電荷で互いに反発するのではなく、結合して融合すると説明する。そしてそれらが融合すると、エネルギーが放出されます。」

トカマクでは、高エネルギー中性子が放出されて空洞の壁に衝突し、熱を伝達してトカマクの周囲の水を加熱する場合を除き、荷電粒子は磁場によって保持されます。理論的には、蒸気を発生させてタービンを回すことでエネルギーが活用されることになる。

「これは、長い歴史を持つ研究機器の後継機です」とITERの主任科学者リチャード・ピッツ氏は説明する。

「トカマク物理学の分野は、1940年代から1950年代にロシアで最初の実験が設計され構築されて以来、約70年間研究されてきました」とピッツ氏は語った。

ピッツ氏によると、初期のトカマクは小型の装置だった。その後、それらはさらに大きくなり、核融合エネルギーを生み出します。

融合の利点

原子力発電所は1950年代から存在しており、原子が原子炉内で分裂し、その過程で膨大な量のエネルギーを放出する核分裂反応を利用している。

核分裂には、すでに試行錯誤された方法であるという明らかな利点があり、現在世界中で 400 基以上の核分裂炉が稼働しています。

しかし、原子力災害は歴史上まれではあるものの、1986年4月にチェルノブイリ原子力発電所4号炉で発生した壊滅的な事故は、原子力が決して完全にリスクフリーではないことを厳しく思い起こさせるものであった。

さらに、核分裂炉は、地層処分場の地下深くに埋設されることが多い大量の放射性廃棄物を安全に管理するという問題にも直面しています。

対照的に、ITER は、同様の規模の核融合プラントでは、わずか数グラムの水素というはるかに少ない化学物質の投入でエネルギーを生産できると指摘しています。

「安全性の有効性は比較すらできない」とコブレンツ氏は指摘した。必要な材料は2〜3グラムだけです。さらに、核融合プラント内の物質である重水素と三重水素、そして漏れ出る物質である非放射性のヘリウムと中性子もすべて採掘されている。そのため残留物はなく、残っている放射性物質の量は極めて少ないのです。」

ITERプロジェクトの障害

しかし、コブレンツ氏は、核融合反応の課題は、これらの原子炉を建設することが依然として極めて難しいことだと強調した。

「我々は温度を1億5000万度まで上げようとしています。これは本当に難しいことです」と彼は語った。

確かに、ITER プロジェクトはこの大規模な取り組みの複雑さに苦戦してきました。当初のITERプロジェクトのタイムラインでは、最初のプラズマ（イオン化ガス）の打ち上げ日を2025年と設定し、システムの完全稼働は2035年とされていた。

しかし、コンポーネントの障害とCOVID-19関連の遅延により、システムの試運転スケジュールが変更され、予算が膨れ上がってしまいました。このプロジェクトの当初の費用見積もりは50億ユーロだったが、200億ユーロ以上に増加した。

国際協力の面では、ITER はプロジェクトに関与する多くの国々の間の地政学的緊張という「逆風」の圧力にもさらされている。

明らかに、関係する国々は必ずしもイデオロギー的に一致しているわけではないとコブレンツ氏は指摘した。 40年間協力し合う約束にもかかわらず、確実なことは何もない。何らかの紛争が発生しないという保証は決してありません。

つまり、気候変動がもたらす課題の規模を考えれば、科学者たちが世界に電力を供給するための炭素を排出しないエネルギー源を見つけるために競争しているのも不思議ではない。

しかし、豊富な核融合エネルギーが実現するのはまだ遠い未来のことであり、ITER でさえも、そのプロジェクトがエネルギー問題に対する長期的な答えとなることを認めている。

核融合エネルギーは気候危機と戦うのに意味のある助けとなるには遅すぎるという見解に対して、コブレンツ氏は核融合エネルギーははるか将来にわたって役割を果たす可能性があると主張する。

「海面が上昇して、都市を移動するためにエネルギーを消費する必要が生じれば、それがまさに明白な答えだ」と彼は語った。