非伝統的な方法で核融合エネルギーを達成しようとしている少数のスタートアップ企業の中で、Tri Alpha Energy Inc. は常に謎に包まれています。出版物はほとんどなく、ウェブサイトもありませんが、明らかに数億ドルの現金の山に座っているようで、カリフォルニア州フットヒル ランチに本拠を置く会社は、強い好奇心と憶測の対象となっています。しかし先月、Tri Alpha は 2 つの論文でベールをわずかに持ち上げ、衝突ビーム核融合炉と呼ばれるその装置が、米国の大学や国立大学で使用されていた初期の装置よりも、核融合に必要な高温粒子を封じ込める能力が 10 倍向上したことを示したことを明らかにしました。
ウィスコンシン大学マディソン校核融合技術研究所のプラズマ物理学者 John Santarius 氏は次のように述べています。
核融合エネルギーは、太陽と星の動力源を再現しようとしています。原子を非常に高い温度に加熱することで、原子核が相互の反発を克服して融合し、エネルギーを放出するのに十分な力で衝突します。地球上での課題は、核融合反応が起こるのに十分な時間、プラズマ (電子と原子核が分離された電離ガス) を高温 (摂氏 1 億 5000 万度以上) に閉じ込めることです。過去 60 年間の核融合研究のほとんどの取り組みは、トカマク (強力な磁石でプラズマを閉じ込める巨大なドーナツ型の容器) と、高エネルギーのレーザー パルスを使用して燃料の小さなカプセルを絞り出すレーザー核融合に焦点を当ててきました。しかし、これらの極端な低密度と高密度の間には、政府の資金をほとんど受けていないさまざまなアプローチがあります。現在、新興企業はその空白の中に入っています。
Tri Alpha のデバイスは、プラズマのスモーク リングに似た電界反転構成 (FRC) と呼ばれるプラズマ現象に依存しています。プラズマは荷電粒子 (電子と原子核) で構成されているため、FRC 内の渦巻く粒子が磁場を生成し、リングをまとめて保持するように作用し、核融合が進行するのに十分長くなる可能性があります。 Tri Alpha の長さ 23 メートルのデバイスは、その中心に多数のリング状の磁石やその他のデバイスを備えた長いチューブを備えています。両端近くにプラズマ煙の輪を作り、中央に向かって毎秒 250 キロメートルで発射します。中心で融合し、運動エネルギーを熱に変換して高温の FRC を生成します。
長寿命の FRC を作成する以前の試みでは、プラズマ内の乱流によって、高温の粒子がエッジに移動して逃げるときに熱が漏れ、煙の輪が収縮して消えていきました。また、FRC はプラズマを閉じ込める他の方法よりも安定していることが証明されましたが、リング状のプラズマは傾いたり形が崩れたりする傾向があり、チューブの壁にぶつかって崩壊しました。その結果、研究者は高温 FRC の寿命を約 0.3 ミリ秒以上に延ばすことができませんでした。 「必要なパラメーターを取得するのに苦労しました」と、過去に Tri Alpha の研究者と協力し、会社から資金提供を受けていた Santarius 氏は言います。
研究者は、高速イオンをプラズマに発射することで、FRC をより長く寿命を延ばすことができると理論付けていました。 Tri Alpha の最高技術責任者である Michl Binderbauer は、イオンが FRC の内部に入ると、その磁場によってイオンが広い軌道に曲げられ、不安定性に対してプラズマを強化し、乱流を抑制して熱を逃がすと述べています。 「高速イオンを加えることは、あなたにとって良いことです」と、ニューメキシコ州ロスアラモス国立研究所のプラズマ物理グループの Glen Wurden は言います。 Tri Alpha は、ロシアの Akademgorodok にある Budker Institute of Nuclear Physics と協力して、このアプローチをテストするためのビーム源を提供しました。しかし、彼らはすぐに、「[イオン] ビームだけではうまくいかないことを知りました。FRC の条件を正しくする必要があります」と Binderbauer 氏は言います。そこで Tri Alpha は、「エッジ バイアス」と呼ばれる技術を開発しました。これは、反応管の一番端にある電極を使用して FRC の周囲の状態を制御するものです。
先月 Physics of Plasmas に掲載された論文で および Nature Communications Tri Alpha チームは、高速イオン、エッジ バイアス、およびその他の改善により、5 ミリ秒持続する FRC の生成、寿命の 10 倍以上の改善、および熱損失の低減がどのように可能になったかを明らかにします。 「彼らは、大きくて質の良いプラズマに対して既知のすべての技術を採用しています」とワーデンは言います。 「数億ドルで何ができるかを示しています。」 Tri Alpha は、ベンチャー キャピタル企業、億万長者の個人、政府所有のロシア ナノテクノロジー社など、「非常に多様な投資家グループ」によってサポートされていると Binderbauer 氏は言います。
フュージョンゲインを達成するために、研究者は、FRC を少なくとも 1 秒間持続させる必要があります。その偉業はまだ先のように思えますが、サンタリウス氏は Tri Alpha が前進する道を示したと言います。 「サイズが大きくなれば、エネルギーの閉じ込めも増えるはずです」と彼は言います。 Tri Alpha の研究者は、イオン ビームの向きが異なり、ビーム出力が向上したアップグレードされたデバイスを既に使用しています。
