常温核融合の夢はまだ可能ですか?

重要なポイント

遡ること1989年3月、ソルトレークシティでの記者会見で、ユタ大学の科学者スタンリー・ポンズと英国サウサンプトン大学のマーティン・フライシュマンは驚くべき発表を行った。研究者らは、水素同位体の原子核を融合してヘリウムを生成することに成功した。これは太陽に電力を供給するのと同じ種類のプロセスであり、生成されるプロセスよりも多くのエネルギーを投入することなく、室温でそれを行うことができた。これは2009年の詳細です。

この研究は、当時報告されていたように、化石燃料や従来の原子力発電に代わる新しい豊富なエネルギー源への期待を高めました。しかし、 によると、実験を再現しようとした他の研究者は結果を再現できなかったか、実験ミスが原因であると結論付けました。 「科学界のほとんどは、もはや常温核融合を現実の現象とは考えていない」とハーベイ・マッド大学物理学教授のピーター・N・サエタは1999年サイエンティフィック・アメリカン誌に掲載された。

ザ・ドリーム・ダイズ・ハード

それでも、科学者の常温核融合に対する関心は完全に消えることはなく、研究は続けられています。それが達成できることを決定的に証明できた人は誰もいませんでしたが、その研究は実際に別の方法で貴重な知識をもたらしました。

たとえば、数年前、常温核融合の Google には複数の大学の研究者も参加していました。研究者らは最終的に論文を発表し、その中で自分たちの取り組みが「そのような効果を示す証拠はまだ得られていない」ことを明らかにした。

「核融合は、有害な副産物を出さずに膨大な量の電力を供給できる可能性のあるエネルギー源です」とGoogleの調査参加者の一人は電子メールで説明している。彼は、大学の電気工学およびコンピュータ工学の教授です。 「融合が起こるためには、プラスに帯電した原子核が互いに融合（結合）するのに十分な距離に近づく必要があります。これが起こると、エネルギーが放出されます。難しいのは、プラスに帯電した原子核が互いに反発し合うことです。多くの原子核が密集しており、高密度であり、多くの運動エネルギー (高温) を持っているため、自然界では太陽は核融合によって動力を供給されていますが、これらの反応を維持するのに必要な温度と密度は次のとおりです。常温核融合は、はるかに低い温度で核融合が起こり、地球上のエネルギー源として実現可能になるという考えです。

「ある現象を除外するのは非常に困難であり、それがこれらの概念が長い間広まり続けている理由の1つです」とムンデイ氏は付け加えた。 「常温核融合の証拠は見つかりませんでしたが、それが存在しないという意味ではありません。」

素人にとっては、常温核融合の証拠を見つけるために調査や再調査を行うのは時間と資源の無駄であるように思えるかもしれません。しかし、科学者たちはそのようには考えていません。なぜなら、彼らは研究を進めるうちに、他の種類の知識を収集し、技術革新を開拓するからです。

「スピンオフはおそらく、この分野における私たちの研究がもたらした最大の影響の一つです」とムンデイ氏は言う。 「Google とのコラボレーションを通じて、私たちは Nature、Nature Materials、Nature Catalysy、さまざまな米国化学会誌などの影響力の高いジャーナルにまとめて 20 以上の論文を発表し、これまでに 2 件の特許を取得しました。低エネルギー核融合プロセスに関する直接的な研究では、金属水素化物の興味深い材料物理学と光学特性、さらにはセンサーや触媒での用途についての論文を発表しました。」

エルメスプロジェクト

ヨーロッパでは、多国籍の科学者チームが最近、さらに別の常温核融合研究、つまり近年開発されたより高度な科学技術とツールを使用するプロジェクトに着手しました。

「目的は、何らかの異常な効果を再現可能に生み出す実験を探すことです」と電子メールで述べている。彼はプロジェクトのコーディネーターであり、フィンランドの機械材料工学科の准教授です。 「私たちは以前の実験のいくつかを再検討しています。また、パラジウム単結晶などのよく制御されたモデルシステムを利用して、パラジウム水素系およびパラジウム重水素系の電気化学を詳細に研究する予定です。つまり、間もなく、エルメスは以下のことを組み合わせたものになります。たとえば、パラジウム-水素系に関する基礎研究、いくつかの有望な初期実験の反復、および新しいアプローチの開発を、プロトン伝導性固体酸化物を利用した高温での研究に検討する予定です。」

そうであっても、研究者らは必ずしも常温核融合の証拠が見つかると期待しているわけではない。

「科学分野の大多数は、それは実験的な産物である可能性が最も高い、つまり本物ではないと考えています」とペルヨ氏は説明する。 「基本的に、パラジウム金属に大量の重水素が含まれている場合、ほとんどの場合、異常なことは何も起こらないようです。しかし、時々、よく理解されていない理由で、何か異常なことが起こることがあるようです。もともと、ポンスとフライシュマンは過剰な熱を観察していました。」しかし、中性子線やヘリウムの生成など、他の異常な影響についての報告もあります。しかし、多くの再現性の問題があり、これらの反応は実際には核融合ではなく、金属格子内で起こっている他の核反応であると考えられます。 」

エルメスの研究者らはポンス氏とフライシュマン氏の研究を再現しようとはしないが、ペルジョ氏はそれは時間がかかりすぎて困難だと言う。

「代わりに、私たちはナノサイズの材料に焦点を当てています。そこでは負荷がはるかに速くなり、重水素挿入時の体積変化による応力がはるかに小さくなるはずです。」と彼は説明します。 「私たちの主な焦点の1つは、Pd-Dを電気化学的に堆積させる、いわゆる共電着実験です。このアプローチは、カリフォルニア州サンディエゴの米海軍によって開発されました。実験は十分に文書化されており、その結果は記録されています。」複数の査読済み科学文献に掲載されているため、私たちの最初のアプローチは、それらの結果を再現しようとすることです。」

「これはハイリスク、ハイリターンのプロジェクトです。つまり、異常なものは何も観察できない可能性が非常に高いのです」とペルジョ氏は言う。 「一方、プロジェクトが成功すれば、これらの反応を調べるための再現可能な実験が行われることになります。現代物理学によれば、そのような反応は起こらないはずなので、これらの反応を説明する新しい理論が開発されるはずです。また、これらの反応は電気から過剰な熱を生成すると主張されているため、新しい熱源を開発する可能性があります。」

ペルジョ氏によると、パラジウム水素系の基本的特性についてエルメスの研究が収集した情報は、水素を製造するためのより良いプロセスの開発にも役立つ可能性があるという。