核融合は、2つの原子核を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。これは、原子核を2つ以上の小さな核に分割する核核分裂とは対照的です。核融合は、太陽と星を動かすプロセスです。
核融合反応器はどのように機能しますか？
核融合反応器は、持続的な核融合反応を作成および制御するデバイスです。核融合反応器にはさまざまな種類がありますが、それらはすべていくつかの基本的な機能を共有しています。
1。プラズマ閉じ込め
核融合反応を作成する最初のステップは、プラズマを作成することです。プラズマは、電気的に充電された高温のガスです。核融合反応器では、血漿は水素の2つの同位体である重水素とトリチウムで構成されています。
プラズマは、反応器の壁と接触して冷却されないように、磁場に限定する必要があります。 2つの主要なタイプの磁気閉じ込めシステムがあります：TokamaksとStellarators。
トカマックでは、プラズマはドーナッツ型の磁場に閉じ込められています。磁場は、一連の超伝導コイルによって作成されます。
ステラレーターでは、プラズマはより複雑な磁場に閉じ込められています。磁場は、一連の永久磁石によって作成されます。
2。加熱
プラズマが閉じ込めたら、非常に高温に加熱する必要があります。これは通常、マイクロ波、電波、ニュートラルビーム注入など、さまざまな方法を使用して行われます。
プラズマの温度は、重水素とトリチウム核の間の電気的反発を克服するのに十分な高さでなければなりません。温度が十分に高い場合、核は融合し、エネルギーを放出します。
3。エネルギー抽出
融合反応によって放出されるエネルギーを使用して、電気を生成できます。これは、プラズマからの熱を使用してタービンを回転させて、電力を生成することによって行われます。
核融合の課題
核融合は有望なエネルギー源ですが、商業的に実行可能になる前に克服する必要がある多くの課題があります。
1。プラズマ閉じ込め
プラズマは、反応器の壁と接触して冷却されないように、磁場に限定する必要があります。これは困難な作業であり、核融合研究が直面している最大の課題の1つです。
2。加熱
プラズマは非常に高温まで加熱する必要があります。これも困難な作業であり、核融合研究が直面している最大の課題のもう1つです。
3。エネルギー抽出
融合反応によって放出されるエネルギーは、電気を生成するために使用する必要があります。これは比較的簡単なタスクですが、プロセスの効率が可能な限り高くなるようにすることが重要です。
核融合の未来
核融合は、安全で清潔で持続可能なエネルギー源を提供する可能性があります。ただし、商業的に実行可能になる前に克服する必要がある多くの課題があります。
核融合の研究は進行中であり、多くの有望な開発があります。これらの開発が続くと、核融合は今後数十年以内に現実になる可能性があります。
核融合が商業的に実行可能になる前に克服する必要がある重要な課題のいくつかを以下に示します。
* 血漿閉じ込め： プラズマは、融合反応を実現するのに十分な長さの磁場に限定する必要があります。プラズマは高温で高度に帯電しており、磁場から逃げたいと思う傾向があるため、これは困難な作業です。
* 加熱： 核を融合するには、血漿を非常に高温に加熱する必要があります。これは、プラズマを必要な温度に加熱するには多くのエネルギーが必要なため、挑戦的な作業です。
* 材料： 原子炉の構築に使用される材料は、融合プロセスに関連する高温と放射に耐えることができなければなりません。これらの要件を満たすことができる現在利用可能な資料はないため、これは難しい課題です。
* トリチウム繁殖： トリチウムは、核融合反応に使用される水素の同位体の1つです。トリチウムは放射性であり、半減期が短いため、反応器に絶えず補充する必要があります。複雑で高価なプロセスが必要であるため、これは挑戦的な作業です。
課題にもかかわらず、核融合の将来について楽観的になる理由はいくつかあります。第一に、核融合は非常に有望なエネルギー源です。清潔で安全で、持続可能です。第二に、核融合研究には多くの有望な開発があります。第三に、核融合技術を開発するための国際的な努力が高まっています。
これらの協力的な努力が続くと、核融合は今世紀後半に主要な世界的エネルギー源になる可能性があります。
