全米科学技術医学アカデミーからの新しいレポートは、米国が次のような多国籍プロジェクトへの貢献を活用したい場合に推奨しています。 ITER 民間のグリーンエネルギー投資の波に乗って、今こそ、どの核融合技術を使用するかに関係なく、2035-2040年の間に稼働するパイロット核融合エネルギープラントを建設するための「緊急の」大規模な投資推進の時です。
このレポートは、米国エネルギー省から委託され、主要な核融合研究者、部品メーカー、発電所オペレーター、核融合開発者、規制当局、および政府からの意見を求めて、そのような施設を稼働させるために必要な重要な目標と革新に関する質問に対処しました。 。
「純電力を生産する核融合プラントは、将来のプラントを設計、建設、ライセンス供与、運用するために電力会社が必要とする情報を提供することにより、商業的に実行可能な核融合発電所につながるはずです」と報告書は読みます。 「パイロットプラントは、商業プラントの経済的実行可能性を実証することを目的としていませんが、採用された技術をテストし、電力を生成するための高度な熱抽出、長期間の可用性、および燃料サイクルとトリチウムの自給自足を実証することを目的としています。 ; 建設および運用コストを削減するための手法を探る。 安全で信頼性の高い操作を示します。 将来の商業プラントの潜在的なオペレーターにトレーニングを提供します。」
レポートは、実行可能な設計の目標日として2028を設定し、途中で満たす必要のあるいくつかの重要な技術的および革新的な課題と、特定の技術が一部になる前に満たす必要があるマイルストーンを示しています。パイロットプラント設計の。 たとえば、重水素-トリチウム原子炉の場合、レポートでは、「少なくとも100億℃の温度と、DT相当のプラズマエネルギーゲイン> 1を同時に示す」と予測されています。 代替燃料は、同様のガイドラインを満たす必要がありますが、まだレイアウトされていません。
国立科学アカデミー、工学、医学
報告書によると、潜在的なプラントのほぼすべてのコンポーネントは、核融合炉内で予想される極端な環境に対処するために重要な材料開発を必要とします。それらは、商業環境で一度に何十年もノンストップで異常な罰に耐える必要があります。
これらのトロイダルシステムが超高温プラズマを凝縮した状態に保つために使用する高温超伝導磁石は、たとえば、中性子劣化、疲労、腐食などにどれだけ耐えられるかを調べるために調査する必要があります。 したがって、報告書は、パイロットプラントの一部を形成する可能性のある材料および高度な製造技術を対象とした研究プログラムおよび試験施設への即時投資を推奨しています。
既存のトロイダル核融合システムで使用されているプラズマ加熱および電流駆動アクチュエータは、研究者に「核融合システムを効果的に駆動および制御する能力への信頼を高めている」と報告書は述べていますが、研究システムからそれらを再利用するには「大幅な進歩が必要です」費用対効果の高い操作、信頼性、耐久性を備えたパイロットプラントアプリケーションは、必要な改善の重要な領域です。
ITERプロジェクトのような重水素-トリチウム原子炉の「基本的な実現可能性の問題」のXNUMXつは、商用利用されると、プラズマの周りの「ブランケット」で独自のトリチウム燃料を「繁殖」させる能力と、システム全体の能力です。核融合発電所の「複雑で相互作用するシステム」を通じて、そのトリチウムを効果的に管理します。 したがって、報告書は、繁殖用ブランケットに関する研究プロジェクトのサポート、および植物が在庫に保持する必要のあるトリチウムの量を減らすのに役立つ可能性のある他のイニシアチブを示唆しています。
核融合の閉じ込め、電力の抽出、核融合燃料サイクルの閉鎖に関するこれらすべてのイニシアチブとその他のイニシアチブは、並行して開発されるべきであると報告書は述べています。重要な領域ごとに。
エネルギー省の最終的な目標は、特に技術の商業化に関して、米国を核融合開発のリーダーとして位置付けることです。 レポートの注意を逃れていません。 英国は2040年までに独自のSTEP商用融合パイロットプラントに向けて取り組んでいます、または中国核融合工学試験炉（CFETR）は、ITER設備のXNUMX倍のギガワットの電力を生成することを望んでおり、XNUMXつは電力に電力を供給する世界初の核融合炉になることを競っています。グリッド。
別のダークホース候補はオーストラリアから出てきており、トロイダルトカマクデザインをまったく使用していません。 HB11は、まったく異なる水素-ホウ素核融合技術の開発を加速させるために急速に動いています それは10億度の温度をまったく必要としません。 代わりに、「チャープパルス増幅」技術における最近のノーベル賞を受賞した画期的な技術を使用して、最大10,000,000,000,000ペタワット（XNUMXキロワット）の出力を持つレーザーを作成します。
これらのレーザーは、陽子間の反発力に打ち勝ち、融合を達成するのに十分なエネルギーで水素を直接ホウ素に大規模に加速するために使用されます。 初期のテストでは、予想の11億倍もの優れた結果が示され、システムは直接発電します。 HBXNUMXは、超高温と高強度のプラズマコンデンサーがないため、開発ロードマップがこのレポートで検討されているスタイルよりもはるかに迅速かつ安価になると考えており、これは確かにフォローする価値のあるテクノロジーです。
しかし、ここでのポイントは、重要な商業化前の核融合パイロットリアクトルが2040年までに非常に多くのテーブルにあるようです。まあ、それはどうですか、ちょうど20年先です。
完全なレポートは、 ナショナルアカデミープレス.
情報源： 国立科学工学医学アカデミー
