長い間問題を抱えていたレーザー メガプロジェクトが新たなハードルに直面しています。
最近の報告によると、35 億ドルを投じた国立点火施設 (NIF) は、水素同位体のカプセルを融合させてエネルギーを放出するまで加熱および圧縮するように設計されたエネルギー省 (DOE) のレーザー研究所です。本来の目標である着火、またはそれ自体を維持し、火をつけるのに必要なよりも多くのエネルギーを生成する核融合燃焼からはほど遠い.
今日の物理学によると 雑誌、DOE が後援する独立報告書は、NIF 関連の研究は、発火までの道のりの障害を特定することから、発火が可能かどうかにさえ移行する必要があることを示唆しています。
「予期せぬ技術的ブレークスルーがなければ、現在の NIF レーザーの構成を考えると、NIF で短期的 (1 年から 2 年) に点火を達成する可能性は低く、中期的 (5 年) には不確実です」と DOE のレポートは述べています。 「問題は もし NIF は、いつではなく、現在の構成でイグニッションに到達できます。 報告書は、高エネルギー密度プラズマとして知られる圧縮燃料の基礎となる物理学をよりよく理解するために、点火を達成するように設計されていない他の施設をより有効に活用することを推奨しています. これらには、大学のオメガレーザー施設が含まれます.ニューヨークのロチェスターと、ニューメキシコ州アルバカーキにある DOE のサンディア国立研究所の Z マシン (電気パルス発生器)。
カリフォルニア州にある DOE のローレンス リバモア国立研究所を拠点とする NIF は、長い間、その名に恥じない努力をしてきました。 2009 年の公開前でさえ、多くの物理学者は、192 個の強力なレーザー ビームをターゲットに集束させるこの装置が点火目標を達成できるかどうか懐疑的でした。 DOE は、建設の大幅な遅れとコストの超過にもかかわらず、プロジェクトに固執しました。その理由の 1 つは、NIF が、米国の備蓄を維持する責任を負う核兵器科学者に重要な実験結果を提供すると主張したためです。
2010 年から 2012 年の間に核融合の目標を達成するための協調的な取り組みである全国点火キャンペーンは実現できませんでした。その後、核融合燃料が NIF の 1.8 メガジュール レーザー パルスによって圧縮されたとき、核融合燃料で何が起こっているのかをよりよく理解するための 3 年間の取り組みが始まりました。その間、着火の研究は、核兵器の物理学に関するより多くの研究に散在していました.新しいレポートは、その 3 年間のキャンペーンの終わりを告げるものです。
報告書によると、2012 年以降、ヘリウム原子核 (水素の核融合によって生成される) がプラズマ内に閉じ込められたままになり、それを加熱して燃焼を維持するのに役立つ「アルファ加熱」の最初の実証を含め、進歩があったと述べています。アルファ加熱は点火に不可欠なプロセスです。収集されたすべてのデータを使用して、研究者は実験の結果を予測するために使用されるコンピューター モデルを改善したと、元 NIF ディレクターであり、現在はロチェスター大学のレーザー エネルギー学研究所で働いている Michael Campbell 氏は述べています。これらのモデルにより、研究者は数年以内に NIF で点火を達成できると信じるようになり、今日も楽観的な予測を続けています。しかし、キャンベル氏は、NIF の発射速度が遅いこと (年間わずか約 400 発であり、点火に費やされるのはそのほんの一部にすぎない) が「進行速度を遅くしている」と述べています。
DOE の報告書は、進歩を認めて、「現在のアプローチは広範で多様すぎるため、より焦点を絞る必要がある」と述べています。 2012年以降、核融合の爆縮圧縮バージョンとして知られている慣性閉じ込め核融合の研究プログラムは、NIFの間接駆動とは対照的に代替の「直接駆動」アプローチを使用するオメガでの作業を含むように拡大され、Zマシン、磁場のパルスで燃料を圧縮します。報告書は、3 つの施設の間でより協調的な研究を望んでいます。 「現在、[施設] 間の活動を調整するための『ロードマップ』は公開されていません」と報告書は指摘しています。
キャンベルは、「それを理解するには少なくとも10年はかかるだろう」と常に予測していた.彼は、「うまくいくことを期待していますが、保証はできません」と述べています。フュージョンは「ただ難しい」と彼は言います。
