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核融合よりも未来的に聞こえる技術はほとんどありません。
それはすべての星の中心にある動力源であり、宇宙に酸素、炭素、鉄のすべての原子を作り出したプロセスであり、
クリーンで豊かなエネルギーへの遠い希望です。
ブリティッシュコロンビア州バンクーバーでは、
エンジニアと技術者のチームが、実用的で手頃な価格の核融合パワーを実現するためのマシンを開発しています。

 

 

それはプラズマを包む溶融鉛の球体を機械的に粉砕するピストンを備えています。
球の中心にある中空の空間はプラズマ上で収縮し、重水素のイオンが一緒になってヘリウムを作り、エネルギーを放出する点まで密度を上げます。
すべてがうまくいけば、ピストンは毎月1秒間に1回圧縮されて反動し、
ストロークごとに約80 kWhの熱エネルギーを放出します。

 

 

「私たちはすでに大規模にピストンを構築しており、
この圧縮を行うために必要な再現性があることを実証しました」
とドナルドソンは言いました。

 

風力発電と太陽光発電が非常に速い速度で成長し、
その価格が最も安価な電力のいくつかに匹敵するようになりました。
新しい電力源が必要ないことは容易に想像できます。

 

なぜ核融合なのでしょうか?

クリーンエネルギーの問題は非常に重大であるため、
すべての魅力的なアプローチを追求しないのは無謀だからです。

 

 

これまで配備されてきた原子力は、核分裂に基づいています。核分裂は、重い原子が漂遊中性子を捕獲し、不安定になり、2つ以上の部分に分裂するプロセスです。ウランまたはプルトニウムの1つの原子によって具体化されるエネルギーは、すべての娘粒子(daughter particles)の合計よりも大きいため、原子が分裂すると、結果としてエネルギーが放出されます。そのエネルギーを原子炉で捕捉すると、都市に電力を供給できます。

 

核融合の基本的な洞察は、核分裂の背後にあるものと似ています:重水素または重水素の2原子に相当する質量エネルギーは、中性子の数に応じて重水素またはトリチウムとして知られており、ヘリウムの1原子の質量エネルギーよりも大きいです。それらの重水素またはトリチウムが融合してヘリウムを形成すると、その余分なエネルギーを放出する必要があります。1920年代および1930年代の天体物理学者は、このプロセスが星のエネルギーであることに気づき、兵器設計者はそれを高収率の熱核兵器の製造に適応させました。物理学者が海水から重水素を抽出して融合することでどれだけのエネルギーを捕捉できるかをスケッチし始めると、融合はクリーンで無限のパワーの代名詞となりました。

 

いくつかの困難は物理学にありました。自発的に核分裂する可能性のあるウランとプルトニウムとは異なり、強力に押し潰されない限り、原子は融合しません。これは、各原子核が正に帯電しており、原子核が互いに近づくにつれて、反発する電磁力が指数関数的に増加するためです。その力を克服するには、原子が信じられないほど速く移動する必要があります。温度として表される場合、原子は数億または数十億度である必要があり、非常に高温であるため電子が取り除かれます。

 

 

10億度のプラズマが壁に衝突するのは望ましくありません。プラズマが冷却され、壁が損傷します。そのため、提案されている核融合設計では、プラズマを磁場に閉じ込めました。しかし、それは核融合反応からエネルギーを引き出すのを難しくします。また、通常、核融合はクリーンであると説明されていますが、最も簡単に生成される核融合反応(水素の中性子を含む同位体を含む)は大量の浮遊中性子を放出し、周囲の機器に埋め込まれ、放射性廃棄物を生成します。

最近まで、核融合は非常に困難な課題であり、それらに取り組むために国内または国際的な規模のリソースが必要でした。米国エネルギー省は、核融合に十分な高温のプラズマを生成することを期待して、高エネルギーレーザーで水素の小さなペレットを爆破する一連の大型施設を建設しました。サンディア国立研究所のZマシンにも同じ目標があり、ワイヤに1800万アンペアの電流のナノ秒パルスを流します。多くのグループは、核融合を起こすのに十分な長さのプラズマを最終的に保持することを目的として、トカマクと呼ばれるドーナツ型の磁場内にプラズマを収容する施設を建設しました。

最大の努力であるITERとして知られる国際的な研究施設は、南フランスで建設中です。数十年にわたるビッグサイエンスの研究の集大成であり、巨大な磁気ボトルを構築するための200億ドルのプロジェクトは、20分間連続して動作し原子を融合させることができれば成功と見なされます。

 

General Fusionは原子炉の外側に放射状に広がる大きな円柱を持つ巨大な球体です。
イオンが互いにぶつかるまで数秒間プラズマボトル内にプラズマを閉じ込めるのではなく、
リアクターは磁気的に保持されたプラズマを積極的に点火ポイントまで圧縮します。

これは、従来のフュージョン設定からの大胆な出発であり、機能するには革新的なエンジニアリングが必要です。
球体の中心に重水素-トリチウムプラズマのリングを作成するインジェクターに加えて、一般核融合炉は溶融鉛とリチウムの壁を回転させ、次に1秒間に壁を中心に対称的に駆動するピストンを発射する必要があります。最大の圧縮を生成するには、圧縮されたガス駆動ピストンは、原子炉が稼働している限り、数十マイクロ秒の精度で繰り返し移動する必要があります。

ハンマーバイブで原子を粉砕するすべての場合、磁化ターゲットフュージョンと呼ばれるコンセプトは、いくつかの明確な利点を提供します。1つは、鉛リチウムブランケットが、重水素とトリチウムの融合によって生成されたすべての漂遊中性子を吸収し、それらのエネルギーも吸収することです。これにより、ブランケットと従来の熱交換器がリアクターの壁に沿って加熱され、電力変換用の蒸気が生成されます。溶融ブランケットは、高温プラズマによる損傷から反応器の残りの部分も保護します。

 

 

「他の多くの核融合スキームには、核融合を起こしたとしても、中性子の衝突により機械が脆くなるという問題があります」とドナルドソンは言いました。「私たちは、アーキテクチャの一部としてそれを処理しました。」

 

General Vancouverは、バンクーバーの施設で、水素プラズマを生成し、それを核融合点まで圧縮するために必要な多くのサブシステムをすでに製造およびテストしています。作動中の核融合炉に必要な液体金属に空洞を作り、数個のピストンで金属を叩きました。「これが、これまで取り組んできた最大のエンジニアリング上の課題です。」デバイスをテストし、結果に基づいて繰り返します。ITERのような国際的な科学実験というよりも、ソフトウェア会社のペースに似ています。

次のステップは、これらすべてのシステムをテクノロジーのデモに統合することです。1秒に1回ではなく、1日1回発射します。

「私たちのコンセプトは、商業化への最も簡単で実用的な道を持っていると感じています」とドナルドソンは言いました。ドナルドソンと彼のチームは発電所に向かって働いていると確信しているが、核融合へのあまり実証されていないルートに従っているので、彼らは概念が実用的であることを実証する必要がある。

 

関連リンク:https://www.asme.org/topics-resources/content/startup-suns

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