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次世代エネルギーへ向けて一歩前進か。米ロッキード、核融合エネルギーを使用した小型核融合炉を10年以内に実用化へ

次世代エネルギーへ向けて一歩前進か。米ロッキード、核融合エネルギーを使用した小型核融合炉を10年以内に実用化へ

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次世代エネルギーへ向けて一歩前進か。米ロッキード、核融合エネルギーを使用した小型核融合炉を10年以内に実用化へ

潜水艦等で既に使われている核融合エネルギー、米ロッキードが10年以内にトラックに搭載出来る程の小型核融合炉の実用化が可能と発表した。

米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ

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米航空防衛機器大手ロッキード・マーチン<LMT.N>は15日、核融合エネルギー装置の開発において技術面の画期的進展(ブレークスルー)があり、10年以内にトラックに搭載可能な小型の核融合炉を実用化できると発表した。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

開発チームを率いるトム・マクガイア氏は記者団に対して、これまでの作業を通じて出力が100メガワット(MW)で、現在存在するものより約10倍小さく大型トラックの後部に入れられるほどの核融合炉が製造できるめどが立ったと説明した。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

ロッキードは、1年ほどで設計やテストなどを終えて5年以内に試作品を作り、10年で実用の核融合炉を生産できるはずだとの見通しを示した。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

核融合エネルギーは人類の夢だった。ロッキードの説明にワクワクが止まらない

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核融合エネルギーは科学者がずっと有望な分野とみなしてきたが、現在まで実用可能な動力システムは生み出されていない。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

ロッキードによると、小型の核融合炉は、重水素(デュートリウム)と三重水素(トリチウム)の融合反応を利用したもので、同量の化石燃料の約1000万倍ものエネルギーを生み出せるため、石炭火力発電よりもずっとエネルギー効率が高まる。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

また将来的には別の物質を使って、放射性廃棄物を完全になくせる可能性もあるという。

出典:米ロッキード、10年以内に小型核融合炉実用化へ (ロイター) - Yahoo!ニュース BUSINESS

核融合エネルギー。資源量は事実上無尽蔵である

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核融合は軽い原子核同士が衝突し,より重い原子核に変換される過程であり,その際莫大なエネルギーが放出される。太陽を含む恒星は水素原子核の融合によって光り輝いている。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

核融合エネルギーが実現すれば,原子力に代わるベースロード電源になり得ると期待されている。地上では重水素と三重水素の核融合反応を利用するが,三重水素の原料となるリチウムも重水素も地球上に大量に存在するので,資源量は事実上無尽蔵である。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

また原理的に暴走反応は起こり得ず,低レベル放射性廃棄物が少量生成されるだけなので,安全性はきわめて高い。また,二酸化炭素を排出しないので,環境問題の解決にも大きく貢献できる。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

核融合エネルギーはべらぼうにお金がかかる装置でもある

正電荷をもつ原子核は反発しあうので,磁場を使って十分長いあいだ閉じ込め,核融合反応に必要な1億度以上の超高温に加熱する必要がある。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

日本のJT-60や欧州のJETというトカマク型プラズマ閉じ込め装置では,加熱のため外部から供給するパワーと同程度の核融合出力パワーが得られる性能(臨界プラズマ条件)が1990年台にすでに達成されている。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

さらなる大型化により性能が高まることは明らかだが,1兆円規模の予算を要するため,臨界プラズマ条件達成後,長いあいだ次の一歩を踏み出せずにいた。

出典:核融合エネルギー実現への道のり - 理学の現場 - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

火力、原子力、水力、風力発電、そして核融合発電の仕組み

火力発電

化石燃料などでお湯を沸かして、蒸気が出る。その蒸気でタービンを回して発電していまる。

原子力発電

火力発電と違うところは主に燃料だ。核燃料でお湯を沸かしてその蒸気でタービンを回して発電する。火力発電とは仕組みが似ている。

水力発電

水が落下するときの位置エネルギーでタービンを回して電気エネルギーに変える。

風力発電

風力でタービンを回して電気に変える。

核融合発電

重水素などでプラズマを起こして、お湯を沸かしてその蒸気で発電する。

各発電のメリット・デメリット

<火力発電>

メリット:発電効率がいい。燃料を調整し発電量を調整できる。事故を起こしてもそんなに被害がない。

デメリット:大量の化石燃料を使い、化石燃料には限りがある。二酸化炭素を多量に輩出する。大気汚染となる物質を放出する。

<原子力発電>

メリット:安定して大量の電力を供給することができる。発電量が大きくその分の単価が安いため、経済的に良い。原子力技術の高さを誇ることができる。二酸化炭素が発生しない。

デメリット:放射性廃棄物の発生、その管理。事故が起きると周辺に被害(風評被害も含む)。事故が起こってしまうと、人が作業しにくい。

<水力発電>

メリット:環境にやさしい。日本に向いている。

デメリット:多くのダムを必要とする。雨の量によって発電量が変わる。

<風力発電>

メリット:風が吹けば24時間365日発電することができる。環境にやさしい。

デメリット:風が吹かなければ発電ができない(不安定)。

<核融合発電>

メリット:海水から重水素や三重水素を取り出すことができ、コストが掛からない。原子力発電と違い、低レベルの放射性物質しか残らない。安全性が高い。膨大なエネルギーを取り出すことができる。二酸化炭素が発生しない。原子力発電のように暴走(臨界・連鎖)しない。

デメリット:建設時に膨大な予算がかかる。今の技術では少し難しいところがある。(現時点)

そもそも、核融合って何?

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2つの原子核をすごい勢いでぶつけることによって原子核が融合する。原子核が融合するから核融合。ちなみに、核融合が使われていて実用化されているものは・・・水素爆弾。

出典:近未来の新エネルギー「核融合発電」 - Yahoo!知恵袋

原子力とは主に「核分裂」と「核融合」とがある。

原子力発電や長崎、広島に投下された原爆などは「核分裂」。

「核分裂」では、高レベルの放射性物質が発生する。

しかし、「核融合」では低レベルの放射性物質しか発生しない。(中性子線などは出る)

出典:近未来の新エネルギー「核融合発電」 - Yahoo!知恵袋

原子力発電では事故を起こすと、メルトダウンを起こすが、核融合発電では仕組み的に暴走や爆発を起こさない。万が一事故を起こして発電施設自体は吹っ飛んでも、炉心融解(メルトダウン)や低レベルの放射性物質しか発生しない。

出典:近未来の新エネルギー「核融合発電」 - Yahoo!知恵袋

この技術が完成すればエネルギー問題が解決する。人類が次のステップに進んでいく定点でもある。

核融合の仕組み

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軽い原子核どうしがくっついて、より重い原子核に変わることをいいます。くっついたときにとても大きなエネルギーが出ます。太陽も核融合で燃えています。核融合研究は、地球に小さな太陽をつくって、このミニ太陽からでるエネルギーを利用して電気を起こすことを目指しています

出典:エネルギーの森 Q&A / 自然科学研究機構 核融合科学研究所

なぜ燃料に水素を使うの?

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A:太陽などの恒星の中では、水素がヘリウムになる核融合反応が起こって、光や熱を出しています。だから星の燃料は水素ということになります。水素はいちばん軽い原子核で、もっとも核融合をおこしやすいので、核融合発電所でも太陽と同じように燃料に水素(の仲間:重水素・三重水素)を使います。

光る星の燃料はみんな水素です。そして核融合で燃えています。

出典:エネルギーの森 Q&A / 自然科学研究機構 核融合科学研究所

海水からどうやって燃料の重水素や三重水素をとるの?

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A: 海の水の0.015%が重水素と酸素がくっついたものです。少ないようだけど、海水はたくさんあるから、重水素も使い切れないほどたくさんあります。三重水素は、リチウムという物質から作ることができます。リチウムは銀白色の金属で、薬や電池に使われている身近なものです。リチウムも鉱山や海水中にたくさんあります。将来、核融合発電が実現されたときのために、海の水から重水素や三重水素を、よりたくさんとれるようにするために研究が始められています。

出典:エネルギーの森 Q&A / 自然科学研究機構 核融合科学研究所

重水素をとりすぎてなくならないの?

A: 核融合発電で、重水素を使っても1億年はなくなりません。それぐらい海の水は多いし、それに海の水は雨がふったりしてどんどんつくられていくからなくなる心配はありません。

出典:エネルギーの森 Q&A / 自然科学研究機構 核融合科学研究所

時を同じくしてイーター国際核融合エネルギー機構がエキスパートを募集していた

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イーター国際核融合エネルギー機構(イーター機構)では、下記の支援業務を行うエキスパートを、イーター計画の参加国の企業、研究機関及び個人から募集しています。

出典:国際熱核融合実験炉 ITERウェブサイト

我が国は、イーター計画の参加国であり、我が国の企業、研究機関及び個人は、イーター機構のエキスパート募集に対して応募することができます。

出典:国際熱核融合実験炉 ITERウェブサイト

日本原子力研究開発機構は、我が国政府からの要請を受け、イーター機構によるエキスパート募集に関する我が国からの応募の事務手続きと関連情報についてお知らせ致します。

出典:国際熱核融合実験炉 ITERウェブサイト

【おまけ】勉強になるサイト

放射線ホライゾン - 放射線ホライゾン

http://rad-horizon.net/

エネルギーの森 Q&A / 自然科学研究機構 核融合科学研究所

http://www.nifs.ac.jp/ene/qa/qa_02.html

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著者プロフィール
マツオカソウヤ

プログラマー。Sharetube作ってる人。サーバ周り、サービス設計、システム、デザイン、執筆を手掛ける。SNSのJoinchrome、ソーシャルRSSのBazzfeed、TwitterアプリのPicleの失敗を経て、今に至る。今日もまた東京の何処かでコードと記事を書いています。