米国連邦政府の閉鎖の意図しない影響の 1 つは、インターネット上で火がつく可能性のあるワイルドなストーリーの一部について、政府研究所の有能な広報担当者が現実を確認することができないことです。今週、多くのメディアが BBC ニュースの Web サイトのレポートに飛びついたとき、それらは役に立ちました。カリフォルニア州ローレンス リバモア国立研究所の国立点火施設 (NIF) は、「核融合のマイルストーン」を通過したと報告されています。 NIF は、世界最高エネルギーのレーザー システムを使用して、水素燃料の形態を含む小さなペレットを非常に高い温度と圧力で粉砕します。目的は、水素原子核を融合させてヘリウム原子にし、エネルギーを放出することです.
BBC の記事は、先月のある実験で、「核融合反応によって放出されるエネルギーの量が、燃料によって吸収されるエネルギーの量を超えました。これは、世界の核融合施設で初めて達成されたものです」と報告しました。これにより、「核融合のブレークスルー」を宣言するさらに大げさな見出しが殺到しました。間違いなく NIF の報道担当者が記者団に語ったであろうように、問題の実験は確かに重要な進歩を示していますが、誰もが望んでいる突破口ではありません.
9 月 29 日に NIF ディレクター Ed Moses から協力ラボに送付されたメモ - Science によって確認されました — 9 月 28 日の午前 5 時 15 分に行われたフュージョン ショットについて説明します。 5x10 の中性子を生成し、これまでのどのショットよりも 75% 増加しました。中性子は核融合反応の産物であるため、成功の尺度として使用されます。
核融合実験では、NIF は 180 万ジュール (MJ) のエネルギーを運ぶパルスで、核融合ターゲットに全方向から 192 のレーザー ビームを向けます。ターゲットの外側部分は、ホールラウムと呼ばれる鉛筆の消しゴムほどの大きさの小さな金属缶で、その中央には、冷凍核融合燃料 (水素同位体である重水素とトリチウムの混合物) を含むコショウの実よりも小さなプラスチック球があります。通称DT。紫外線ビームは、燃料カプセルに直接ではなく、両端にある穴を通して空洞に発射されます。代わりに、それらはホールラウムの内壁に衝突し、X線のパルスを放出するほど加熱します。 X 線はプラスチック カプセルを爆発させ、燃料をその中心に向かって内部に押し込みます。
すべてが計画通りに進めば、鉛の 100 倍の密度に圧縮された燃料は核融合反応に点火しますが、レーザー駆動の爆縮では、すべての DT 燃料を燃焼させるのに十分なエネルギーが得られません。燃焼を継続するには、核融合反応からのエネルギーが必要です。 DT 核融合反応は 2 つの生成物を生成します。1 つはヘリウム核 (別名アルファ粒子) で、反応エネルギーの 20% を運動エネルギーとして運びます。残りを運ぶ中性子。核融合がエネルギー源として機能するためには、アルファ粒子が燃料を効率的に加熱して反応を継続させる必要があります。
これを達成するために、NIF の研究者は、レーザー パルスの形状を実験して、開始近くにより多くの電力を供給できるようにしました。モーゼスは 9 月 29 日のメモで、これらの改善によりエネルギー収量が 2 倍になったアルファ粒子加熱につながったと述べています。点火は、投入されたレーザーよりも多くのエネルギーを生成する自己持続的なアルファ加熱核融合燃焼の目標です。モーゼスはまた、エネルギー収量 (中性子によって運ばれ、推定 14 キロジュール) は、吸収された X 線エネルギーよりも大きいと述べています。これは、彼が「科学的損益分岐点」と呼ぶマイルストーンです。
「これは良い実験です」と、バージニア州フェアファックスにあるロゴス テクノロジーズで働いている、NIF の元ディレクターであるマイケル キャンベルは言います。 「科学的な観点から、ターゲットはアルファ粒子が燃料の一部を加熱するのに十分に機能しました。」しかし、キャンベルは、エネルギー源としての核融合に向けて長い道のりを歩むことになるであろう各ステップを過度に誇張することを懸念している.先月の実験で得られたエネルギー収量は、1 年前に施設が到達すると予想されていた目標 (NIF の名前に記されている) の着火にはまだ非常に長い道のりです。 NIF は現在、その目標を達成するのに苦労している理由を突き止めるための 3 年間のキャンペーンの途中です。 「これは現在、科学に基づいたプログラムです。彼らは、着火への障害のいくつかを特定しようとしています」と Campbell 氏は言います。
点火の要件の 1 つは、エネルギー出力がレーザーからのエネルギー入力を超える必要があることです。つまり、ゲイン (出力を入力で割った値) が 1 より大きい必要があります。1.8 MJ の NIF のレーザー入力は、2 の運動エネルギーとほぼ同じです。 - 時速 160 km (時速 100 マイル) で走行するトン トラック。反応の出力 14 kJ は、その半分の速度で移動する野球ボールの運動エネルギーに相当します。数値的に言えば、ゲインは 0.0077 です。この実験は「必要かつ適切なステップですが、人類がエネルギーを得るまでには長い道のりがあります」と Campbell 氏は言います。
