核融合とは、2つの原子を1つに組み合わせて、大量のエネルギーを放出するプロセスです。このプロセスは、太陽と星を動かすものです。科学者は、地球上で使用するためにこのエネルギーを活用できる核融合反応器の開発に取り組んでいます。
核融合の基本
核融合は、2つの原子の核を組み合わせて新しい重い核を形成するときに発生します。これにより、新しい核の質量は2つの元の核の質量の合計よりも少ないため、大量のエネルギーが放出されます。質量の違いは、アインシュタインの有名な方程式E =MC^2に従ってエネルギーに変換されます。
核融合によって放出されるエネルギーの量は、核核分裂によって放出されるエネルギーの量よりもはるかに大きく、核発電所を動かすプロセスです。これは、核核分裂が原子を分割することを伴う一方、核融合には原子を結合することが含まれるためです。
核融合反応器がどのように機能するか
核融合反応器は、水素ガスを非常に高温に加熱することにより機能します。これにより、水素原子が電子とプロトンに分解されます。その後、プロトンは加速され、衝突し、ヘリウム原子に融合します。このプロセスは、熱と光の形で大量のエネルギーを放出します。
核融合反応からの熱と光を使用して電気を生成できます。このプロセスは、太陽からの熱と光を使用して太陽光発電所で発電する方法に似ています。
核融合の課題
商業的に実行可能な核融合反応器を開発するためには、克服しなければならない多くの課題があります。これらの課題には次のものがあります。
*水素原子を融合するのに十分な高温を達成します
*融合が発生するのに十分な長さのプラズマを閉じ込める
*融合反応によって生成されるヘリウム灰を除去する
*融合反応器内の極端な条件に耐えることができる材料の開発
核融合反応器の進行
科学者は、核融合の課題を克服することを進歩させています。 2018年、英国の共同ヨーロッパトーラス（JET）の研究者は、59メガジュールのエネルギーを生成する記録的な融合反応を達成しました。これは、約14ガロンのガソリンを燃焼させることで生成できるエネルギーの量に相当します。
これは重要な成果ですが、市販の融合反応器に電力を供給するために必要なエネルギーの量とはほど遠いものです。しかし、それは進歩がなされており、核融合がいつか世界にとって実行可能なエネルギー源であるかもしれないという兆候です。
