英国政府は本日、全国のコミュニティに、電力網に電力を供給する最初の核融合炉のプロトタイプのサイトをボランティアするよう呼びかけました。エネルギー生産のための球状トカマク (STEP) と呼ばれるこのプロジェクトは、設計を開発するために 5 年間で最初の 2 億 2,200 万ポンドを投じて昨年始まりました。この取り組みを監督する政府機関である英国原子力庁 (UKAEA) は、建設は 2032 年に開始され、2040 年までに運用される可能性があると述べています。
欧州連合の核融合プログラムである EUROfusion のディレクターである Tony Donné は、次のように述べています。しかし彼は、STEP が発電機としての能力を十分に発揮できないのではないかと考えています。 「私の印象では、コンポーネントのテスト施設のようなものになるでしょう。」
余剰エネルギーを生成できる最初の核融合炉を建設するための競争が世界中で行われています。核融合は、水素の同位体を過熱ガスまたはプラズマに融合させます。これは、星に電力を供給するプロセスを反映しています。燃料源は比較的豊富で、核分裂を動力源とする原子炉に比べて放射線の懸念はわずかです。
しかし、実用的な電源としての核融合は、遠い夢のままでした。数億度の温度が必要です。高温のプラズマが格納容器に触れて溶融するのを防ぐために、エンジニアは通常、ドーナツ型のトカマクを囲む強力な磁石を使用します。しかし、プラズマを加熱するために使用されるよりも多くのエネルギーを核融合から生成したトカマクはありません。 2025 年に完成予定のフランスの ITER トカマクは、エネルギー増加を実証する最初のものになりますが、それは 2035 年以降になるまで実現せず、その後でさえ、核融合エネルギーは発電に使用されません.
球形のSTEPは、ドーナツというより、芯の入ったリンゴのように見えます。これにより、プラズマの安定性が向上し、オペレーターはより小さなデバイスでより高い温度を実現できます。球状トカマクは、UKAEA の核融合エネルギー カルハム センター (CCFE) でメガ アンプ球状トカマク (MAST) アップグレードと呼ばれる装置で開発され、米国ではプリンストン プラズマ物理研究所で国立球状トーラス実験アップグレード装置で開発されました。英国は現在、50 メガワットの電力を生成することを目指す STEP でその経験を活用したいと考えています。 「STEP は、MAST アップグレード後の論理的なステップです」と Donné 氏は言います。
CCFE ディレクターの Ian Chapman は、250 億ドルの ITER で最大のコストが巨大な磁石であるため、球形トカマクの小さいサイズが重要な利点であると述べています。チャップマン氏は、資本コストが数十億ドルと低いため、STEP は ITER よりもはるかに安価であると述べています。核融合が、低コストで建設でき、同等の量のエネルギーを生成できる化石または再生可能発電所と競合する場合に必要です.
しかし、球形のトカマクにも欠点がある、と Donné は言う。小型デバイス内の高温高密度プラズマは、材料により厳しい影響を与えるため、コンポーネントをより頻繁に交換する必要がある場合があります。また、STEP は、原子炉の燃料となる 2 つの水素同位体のうちの 1 つであるトリチウムを生成できる可能性は低いです。トリチウムは半減期が 12 年の放射性物質であり、世界の供給量は少ない。稼働中の原子炉は、核融合反応からの中性子が衝突したときにトリチウムを生成するリチウムのパッチで容器を囲むことによって、独自のトリチウムを生成する必要があります。 ITER は、トリチウム増殖を実証する最初の試みです。 STEP、Donné は、「トリチウム増殖をこのような短期間で実施することはできませんでした」と述べています。
Donné はまた、STEP の推進には政治的要素があるのではないかと疑っています。 CCFE はまた、現在世界最大のトカマクである Joint European Torus の本拠地でもありますが、これは運用期間の終わりに近づいています。その終焉は、多くの核融合研究者に時間を与える可能性があります。英国が欧州連合との貿易協定に署名しない場合、ITER プロジェクトのパートナーとしての英国の将来も疑問視されています。そして、CCFE には、首をかしげる民間部門のライバルがいます。英国の新興企業である Tokamak Energy は、2030 年までにエネルギー生産用のコンパクトな球形のトカマクを構築しようとしており、米国の新興企業である Commonwealth Fusion Systems は、2025 年までに同様の稼働原子炉の構築を開始する計画を立てています。
それは、STEP を自分たちの地域にお金と仕事を引き寄せる方法と見なすであろう STEP のホストを競うコミュニティにとってはほとんど関心がないでしょう。 2021 年 3 月までに申請する必要があり、100 ヘクタールの土地を提供する必要があり、地質学的適合性、アクセス、およびその他の基準について精査されます。 UKAEA は、2022 年末までにサイトを選択する予定です。
