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核融合エネルギー
ENERGIA DE FUSION NUCLEAR

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1. 核融合反応とは

 

核融合は、太陽をはじめとする宇宙の星々が生み出すエネルギーの源です。 太陽が誕生したのは46億年前のことですが、今も約1.5億キロメートル先の地球を照らし続けています。 気の遠くなるような長い時間にわたって膨大なエネルギーを生み出し続ける太陽で起きている現象を、人類の手で生み出し、発電等に使用することを目指すのが、核融合エネルギーの研究開発です。
このため、「地上に太陽をつくる」研究とも言われています。

 

2. 核融合エネルギーの利点

 

核融合エネルギーは、10のキーワードで挙げているように、「資源が海水中に豊富にある」、「二酸化炭素を排出しない」といった特徴があり、エネルギー問題と環境問題を根本的に解決するものと期待されています。 また、磁場閉じ込めによる核融合エネルギーの研究開発は、軍事用技術と原理が異なるため、安全保障上の制約が少ないという特徴もあります。このため、東西冷戦下の1985年に行われた米ソ首脳(レーガン=ゴルバチョフ)会談において、平和目的のための核融合研究を国際協力のもとで行うことが提唱され、ITER(イーター)計画が実施されることになりました。

 

3. 核融合エネルギー研究開発の段階

 

核融合エネルギーの実現に向けては、研究開発の段階を大きく三段階に分けて、それぞれの目標に向けた研究開発を実施しています。
第一段階は科学的実現性の確立を目指す段階です。具体的には、核融合プラズマ生成に必要な加熱エネルギーより、そのプラズマで実際に核融合反応(DT反応)が起きたときに出るエネルギーが大きくなる状態(「臨界プラズマ条件」という。)の達成が課題です。
第二段階は科学的・技術的実現性の確立を目指す段階です。具体的には、核融合プラズマが加熱を止めても核融合エネルギーにより持続する状態(「自己点火条件」という。)の達成と核融合プラズマの長時間維持に道筋を付けることをはじめ、核融合実験炉の建設を通した炉工学技術の発展、エネルギー源である核融合中性子に耐えうる材料の開発、核融合エネルギーから熱を取り出す技術等、多くの達成すべき課題があります。現在取り組んでいる段階がこの段階です。
第三段階は技術的実証・経済的実現性の確立を目指す段階です。具体的には、実際に発電を行うとともに、その経済性の向上を目指して必要な課題に取り組みます。そのために、核融合原型炉DEMOの建設、運転等を行うことが検討されています。 これらの段階を経て、実用段階である商用炉を目指しています。

▼核融合発電 原子核同士を合体させてエネルギーを生み出し発電する技術。燃料の重水素は海水中に豊富にあるため低コストで莫大なエネルギーを得られる。化石燃料を燃やさないので二酸化炭素(CO2)が発生しない。
水素は数千度以上になると水素原子核の陽子と電子が自由に飛び回る「プラズマ」の状態になる。プラスの原子核同士は反発して合体しないが、1億度以上になると接近して核融合する。この反応時に出る熱で蒸気をつくり、タービンを回して発電する。
  

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原子力発電は核分裂の連鎖反応を利用し、制御がうまくいかないと事故につながることもある。核融合は燃料不足になると核反応が止まるため比較的制御しやすい。反応により設備の一部が低レベルの放射性物質に変わるが、敷地内などで数十年保管すれば放射能レベルが低下し炉材料として再利用できる。核融合は世界で50年以上の研究の歴史があり、40社以上のスタートアップがあるとされる。技術確立のめどは立ったものの、連続で核融合反応を起こした事例はまだなく、実用化は早くて2030年代になりそうだ。     日本経済新聞 2022年4月2日 2:00  

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