休暇にちょうど間に合うように、主要な科学者のパネルが、ウィッシュリストのように読める米国での核融合研究の計画を発表しました。米国は、フランスのカダラッシュ近郊で現在建設中の非常に高価な核融合炉である、物議を醸している ITER プロジェクトに固執すべきである、と米国科学アカデミー、工学医学アカデミーが本日発表した報告書は述べています。しかし、たとえ米国がITERをやめたとしても、フォローアップとして独自の核融合発電所を建設する準備をしなければならない、と報告書は述べています。それをすべて行うには、米国は核融合研究への支出を年間 2 億ドル、つまり 35% 増やす必要があると結論付けています。
この報告書は、より広範な核融合コミュニティの意志を反映していると、19 人のメンバーからなる報告委員会の共同議長であるコロンビア大学の核融合物理学者 Michael Mauel とイリノイ州シカゴ大学の素粒子物理学者 Melvyn Shochet は述べています。 「私たちはコミュニティ、特にこの分野で非常に活発な若い科学者の声に注意深く耳を傾けました。科学者から聞いたのは、核融合エネルギーを続けたいという願望です」とマウエルは言います。 「私たちはこのことを研究しているだけではなく、本当に機能するかどうかを確かめようとしています.」
核融合では、軽い核が融合してより重い核を形成し、エネルギーを放出します。このプロセスは太陽に動力を供給し、物理学者は何十年もの間、核融合を地球上の実用的な動力源に変えることに取り組んできました。彼らの主なアプローチは、磁場を使用して、トカマクと呼ばれるドーナツ型の装置に重水素とトリチウムのイオン化ガス、つまりプラズマを閉じ込めて圧縮し、重水素とトリチウムが融合してヘリウムを生成することでした。 ITER は、プラズマを維持するために装置に注入されるエネルギーよりも多くのエネルギーを核融合によって生成する「燃焼プラズマ」を取得する最初のトカマクになることを目指しています。これは、核融合パワーの開発に向けた重要なマイルストーンです。
しかし、ITER には問題のある歴史があります。このプロジェクトは、1986 年にソビエト連邦と米国の共同事業として 1986 年に最初に提案されました。米国は 1998 年にオプトアウトしましたが、2003 年に再び参加することになりました。全体の9%。それ以来、ITER のコストは膨れ上がり、米国のシェアだけでも 47 億ドルから 65 億ドルになり、スケジュールは遅れました。最初のプラズマは 2028 年まで期待されていない。 . 2019 会計年度、米国は ITER に 1 億 3,200 万ドルを拠出しますが、プロジェクトに最適な 2 億 5,000 万ドルの拠出には十分に達していません。
不確実性を考慮して、2016 年 5 月にエネルギー省 (DOE) は、米国が ITER に留まる場合と脱退する場合に、米国で核融合エネルギー科学を前進させる最善の方法を研究するよう全米アカデミーに依頼しました。また、本日ワシントン D.C. で発表された 252 ページの報告書では、米国が ITER プロジェクトに残ることと、いわゆるコンパクト パイロット プラント (CPP) の研究開発を行うことの 2 つの勧告のみを行っています。 CPP は基本的にプロトタイプの発電所であり、ITER とは異なり、継続的に稼働して発電することができます。実際、この報告書は、CPP を構築する必要性は非常に説得力があるため、たとえ ITER からの撤退を決定したとしても、米国はこれらの計画を進める必要があると主張しています。
他の国の研究者も、ITER 後にプロトタイプの発電所を建設する計画を立てています。たとえば、ヨーロッパの科学者は、実証発電所または DEMO の計画を立てています。しかし、CPP は、高温超伝導材料、コンピューティング、およびプラズマ物理学の最新の進歩を活用して、現在の設計よりも大幅に小型で安価な核融合炉を作るという点で、これらの計画とは異なります。たとえば、DEMO は ITER よりもかなり大きいと予想されます。対照的に、CPP は ITER の約 8 分の 1 のサイズになります。そのためには、ITER の磁場の 2 倍の磁場を実現する高温超伝導体で作られた磁石を使用する必要があります。
この報告書は、米国の核融合コミュニティに刺激的なビジョンを提示していると、ニュージャージー州にある DOE のプリンストン プラズマ物理学研究所所長であるスティーブン カウリーは述べています。 「基本的なメッセージは、米国の核融合プログラムは、数キロワットの電力を運転して生成する野心を持たなければならないということです」と彼は言います. 「最初の核融合発電所を開発するという目標がなければ、核融合プログラムを行う意味はありませんか?」
しかし、Cowley はすぐに、研究者は CPP を構築する方法をまだ知らず、その前に何年もの研究開発が必要であると付け加えます。また、ITER から得られる知識も必要になると彼は言います。 Mauel は、米国が ITER から撤退する場合、CPP を構築する前に独自の同様の実験を構築する必要があると述べています。それはプロセスをより長く、より高価にするだけだと彼は言います. ITER の周りには「近道はありません」と彼は言います。
明らかな問題は、年間 5 億 6,400 万ドルに上る DOE の核融合エネルギー科学プログラムへの資金を議会が増額する意思があるかどうかということです。カリフォルニア州パロアルトにあるスタンフォード大学の副学長であり、DOE の長年のオブザーバーである William Madia は、次のように述べています。しかし、下院の民主党スタッフの1人は、その呼びかけを勝手に却下すべきではないと述べています。 「これらの数字が可能性から大幅にずれているとは言えません」と、記録上で話す権限を与えられていないスタッフは言います。
この報告書は、DOE が CPP の目標を実現するための具体的な計画には達していません。 「コミュニティが集まって、彼らが何をするつもりで、何をしないかをしないことを言うまで、実行可能な予算のシナリオは見えません。 実際、DOE はその核融合エネルギー科学諮問委員会に、2020 年 12 月に予定されているまさにそのような長期計画を立てるように命じました。そのような長期計画の背後で団結すること。
オブザーバーは、ITER プロジェクトが数年前よりも信頼性が高くなり、米国が撤退する可能性が低下していることに概ね同意しています。その功績は、2015年に問題を抱えた組織の事務局長に就任した核物理学者のバーナード・ビゴーによるものです。 」 マディアは言います。実際、ITER が直面している最大の問題は、プロジェクトへの米国の貢献の遅れである可能性があるほど十分に安定していると、下院職員は述べています。下院職員は、「はるかに良い状態にあるが、国際機関が最大の問題から、米国が最大の問題に変わった」と述べた.
