ITER核融合プラントは半分完成

建設用クレーンと部分的に完成した建物、そして巨大な金属と鋼のリングが並ぶ広大な風景は、2017 年 3 月にニューヨーク タイムズ紙によって「」のように見えると表現されました。国際熱核融合炉の建設が始まってから 10 年が経ちました。 ITERとして知られる実験炉プラント。米国を含む35カ国が参加するこのプロジェクトは、水素同位体を結合させてヘリウムを形成する（星が光と熱を生成するのと同じプロセス）ことが、エネルギーに飢えた地球にとって将来の実行可能な発電源となり得ることを実証することを目的としている。世界。

このプロジェクトの予想コストは に至るまでの数年間でほぼ 4 倍に増加しており、プロジェクトを支援する側ですら、最終的に成功するかどうかについて不確実性を表明しています。 2017年12月初旬、ITER関係者は、「ファースト・プラズマ」に到達するために必要な総建設作業の50パーセントが完了し、重要なマイルストーンに到達したと発表した。水素を高温の帯電ガスに変える運転の初期段階は、現時点では 2025 年に予定されています (ITER がエネルギーを生成するには、その後さらに 10 年の作業が必要です)。

「核融合が実行可能なエネルギー源であることが証明されれば、最終的には再生不可能で持続不可能な燃焼中の化石燃料に取って代わることになるでしょう」とITER事務局長のバーナード・ビゴー氏はプロジェクトのウェブサイトで述べた。 「核融合は、風力、太陽光、その他の再生可能エネルギーを補完するものとなるでしょう。…クリーンで安全、そしてほぼ無限のエネルギー源として核融合の実現可能性を実証することで、私たちは将来の世代に強力な遺産を残すことができます。」

核融合エネルギー研究の第一人者であり、その研究がITERの設計に影響を与えたコロンビア大学教授は電子メールの中で、この建設のマイルストーンを「実用的な核融合エネルギーの開発における重要な出来事」と述べている。

ITERには、1960年代後半にソ連の研究者によって最初に開発された世界最大の磁気装置が搭載される予定で、本質的に星の内部炉内の激しい熱と圧力をシミュレートするものである。の説明によると、この装置は強力な電流を使用して水素ガスを分解し、原子核から電子を剥ぎ取ってプラズマ（高温の帯電ガス）を形成します。プラズマ粒子がエネルギーを与えられて衝突すると加熱され、最終的に摂氏 1 億度から 3 億度 (華氏約 1 億 8,000 万度から 3 億 6,000 万度) の温度に達します。この時点で、水素原子核は非常にエネルギーを与えられるため、互いに反発する自然な傾向を克服することができ、融合してヘリウムを形成することができます。その過程で、彼らは膨大な量のエネルギーを放出します。

世界原子力協会のこの記事が詳述しているように、実験用トカマクは数十年にわたってエネルギーを生成してきました。しかしこれまでのところ、核融合が生成するエネルギーよりも多くのエネルギーが動作に必要だった。しかし、ITER は、その規模の大きさによって、その制限を部分的に克服したいと考えています。このプロジェクトに関する2017年3月の文書では、トカマクは高さ100フィート（30.5メートル）、直径がさらに100フィート伸びると説明されており、ITERのウェブサイトでは、トカマクの重量は25,000ポンド（23トン）以上、体積は25,000ポンド（23トン）を超えると記載されている。 30,000 立方フィート (840 立方メートル)。これは、以前のデバイスの 10 倍の容量です。

大きいことは間違いなく良いことです

ITER の Web サイトで説明されているように、装置が大きくなり体積が大きくなると、核融合反応の可能性が高まり、エネルギー出力が増加し、装置の効率が向上します。 2035年の完全稼働時に計画通りに稼働すれば、ITERは50メガワットの入力電力を使用して500メガワットの核融合エネルギーを熱の形で生成することになる。 ITER はそのエネルギーを発電に使用しませんが、将来の世代の核融合発電所への道を開くことを目的としています。

「ITER実験の設計は、既存の核融合装置からの核融合性能の保守的な外挿に基づいている」とナブラティル氏は電子メールで書いている。 「ITERの規模と磁場の強さにより、プラズマに50メガワットの電力を投入して500メガワットの核融合エネルギーを生成するという目標を達成できると確信しています。ITERは初めて強力な核融合を生み出す実験であるため、自己加熱プラズマについては、これらの結果を使用して燃焼プラズマ状態の理解を確認し、ITER から得られるいくつかの重要な新しいプラズマ物理現象を発見する可能性があります。これは、自信を持ってコアを設計するための基礎を提供するでしょう。核融合エネルギー開発の次のステップは、正味の電力を生産し、核融合エネルギーシステムの商業展開の準備を整えることを目的としている。」

原子力発電と比べた利点

ある氏によれば、核融合発電所のコストは最終的には従来型の原子力発電所に匹敵するだろうという。しかし、発電所とは異なり、核融合プラントは放射性廃棄物を生成せず、それをどうするかという高価な問題も伴います。また、核融合は、大量の二酸化炭素やその他の汚染物質を大気中に排出せず、気候変動に寄与しないという点で、化石燃料に比べて大きな利点がある。

そして、ナブラティル氏が指摘しているように、核融合には低炭素の再生可能エネルギー源に比べていくつかの利点がある可能性もあります。

「成功すれば、ITERの核融合プラズマ性能に基づく核融合発電所は、1日のうちの一部しか発電せずエネルギーを必要とする風力や太陽光発電システムの欠点を持たずに、カーボンフリーの継続的な電気エネルギー出力源を提供することになるだろう」安定した電力網をサポートするための蓄電システムまたは「バックアップ」電力システムです」とナブラティル氏は説明します。 「私たちのエネルギーシステムインフラストラクチャーに何兆ドルも費やしていることを考えると、今世紀後半にそのような核融合電源が利用可能になることは、私たちのカーボンフリー電力源への非常に重要な追加となるでしょう。」