現在のエネルギー危機が示しているのは、人類は、再生可能エネルギー源よりもはるかに効率的な原子力エネルギーを放棄する準備ができていません。ただし、誰もがよく知っている多くの欠点があります。したがって、前世紀の半ば以来、科学者たちは代替エネルギー源である熱核融合の開発に取り組んできました。原子核を分割してエネルギーを得る技術よりもあらゆる点で優れています。より効率的であると同時に、危険性が低く、一般的に環境に優しいからです。このような発電は、二酸化炭素を大気中に排出することなく行われます。しかし、この技術の本質は何であり、どれほど有望であり、科学者はその実装にどれだけ近づいたのでしょうか?
科学者が熱核融合を再現する原子炉
内容
- 1 フュージョン
- 2 熱核融合の利点は何ですか
- 3 地球環境における熱核融合
- 4 核融合エネルギーのブレークスルー - どのような成功が達成されましたか?
熱核融合
熱核融合は1920年に初めて発見された年。すでに 1950 年代の初めに、科学者はそれを習得し、それを発電に使用することに取り組み始めました。しかし、多くの研究と実験は成功しませんでした。ある時点で、科学者たちは、核融合をマスターすることはまったく不可能であるとさえ判断しました。
しかし、このアクセス不能にもかかわらず、それはまさに核融合のおかげで、地球上に生命が存在しています。さらに、私たちは毎日それを感じています。はい、太陽から放射される熱と光は、まさに熱核融合の結果として発生します。しかし、反応は特定の条件下、つまり非常に高い温度と圧力の下で、星の中心部で自然に発生します。一方、科学者は同じ反応を再現する必要がありますが、これは私たちの地上の状況でのみであり、これははるかに困難です.
太陽では核融合が起こり、莫大なエネルギーを生み出します。
熱核融合の本質は何ですか？従来の原子力発電は、重い核を 2 つの軽い核に分割することに基づいています。原子核が分裂するとき、大量のエネルギーが放出されます。すべての原子力発電所は、この原則に基づいて動作します。これには、少し前にお話しした小さなモジュラー原子炉も含まれます。
熱核融合では、すべてが正反対 - 2 つの軽い原子核が高速で衝突し、1 つの原子核に融合します。同時に、電気に変換できる巨大なエネルギーも生成されます。
熱核融合の利点は何ですか
熱核融合時、4分割で放出核分裂の何倍ものエネルギー、石炭やガスの燃焼の 400 万倍のエネルギーです。しかし、これはこのテクノロジーの唯一の利点ではありません。従来の原子炉は、放射性の核燃料であるウラン棒を必要とします。反応中にプルトニウムが形成されますが、これも放射性です。これはおそらく、核エネルギーの主な欠点の 1 つです。
熱核エネルギーは原子力よりも環境にやさしく安全です
熱核融合に関しては、放射線を全く出さない重水素（重水素）と、水素の同位体であるトリチウムが最適な材料と考えられています。トリチウムは放射性ですが、放射線の持続時間が短く比較的短いため、それほど危険ではありません。このように、熱核融合は核廃棄物の問題を解決します。
重水素は海水に豊富に含まれており、科学者はリチウムに中性子を照射することでトリチウムを人工的に作り出すことができます。つまり、熱核融合の燃料は高価ではなく、手頃な価格です。
さらに、熱核エネルギーはより多くの熱核融合はいつでも停止できるため、核よりも安全です。また、温度が上昇したり下降したりするなど、条件が変化すると反応自体が停止します。これは、熱核ステーションが潜在的な危険を冒さないことを意味します。
熱核融合では、2 つの軽い原子核を 1 つに結合します。
地球環境における熱核融合
反応を再現するにはプラズマが必要つまり、摂氏 1 億 5000 万度の温度に加熱された特定のガスです。これは、太陽コアの温度の何倍にもなります。理解のために、そのような温度に加熱されたプラズマは、すべての陽子と中性子が分離されているため、空気よりもほぼ 100 万倍軽いです。上で述べたように、熱核融合に最も適した条件は、重水素と三重水素からプラズマが生成されるときに発生します。
これらの物質が最適に加熱されると温度、原子核が高速で衝突し、熱、つまり電気に変換できるエネルギーが放出されます。しかし、ここにこのテクノロジーの深刻な問題があります。逆説的に聞こえるかもしれませんが、温度が上昇すると、粒子が衝突する速度が低下します。つまり、プラズマがオフになっているように見え、熱核融合が発生しなくなります。実際、この効果はセキュリティを提供します。
核融合の副産物は、安全な不活性ガスであるヘリウムです。
核融合エネルギーのブレークスルー - どのような成功が達成されましたか?
12月13日に米国エネルギー省が発表した科学者が熱核エネルギーの分野で技術的なブレークスルーを達成したこと。しかし、突破口とは正確には何ですか？科学者たちは初めて、熱核融合からそれを再現するために費やされたよりも多くのエネルギーを得ることができました.
ただし、本格的な熱核兵器が作成される前に原子炉や工業規模での発電はまだ先のことです。科学者自身によると、それは木を燃やしたり、石炭火力発電所から電気を得たりするようなものです.これまでのところ、彼らは「薪を燃やす」ことしかできていません。エネルギーの正味の増加を得るために、科学者は世界で最大かつ最も強力なレーザーの 1 つを使用する必要がありました。簡単に言えば、これまで実験室でしかエネルギーを得ることができませんでした。
熱核融合を再現するために、科学者は強力なレーザーを使用しました
産業用熱核を作成するには原子炉には膨大な資源が必要です。さらに、原子炉を作る材料の問題はまだ解決されていません。熱核反応がそれらに多くのストレスをかけるので、それらは非常に強くなければなりません.
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また、熱核反応中のことも考慮に入れる必要があります反応は大量の熱エネルギーを放出します。したがって、科学者は、このエネルギーを効率的に電気に変換できる装置を開発する必要があります。それにもかかわらず、科学者たちは楽観的です。彼らの意見では、本格的な実験用原子炉がこの 10 年末までに運転を開始し、最初の実証発電所が 30 年以内に作成される予定です。
