核融合

- 核融合エネルギー実現のための磁場閉じ込め 核融合エネルギーは、未来のエネルギー源として期待されています。太陽が莫大なエネルギーを生み出している原理である核融合反応を、地球上で人工的に実現しようという試みです。 しかし、核融合反応を起こすためには、太陽の中心部にも匹敵する超高温・高密度状態を作り出す必要があります。地球上でそのような極限状態を実現するために、物質を高温で電離した状態であるプラズマを、強力な磁場を用いて閉じ込める方法が研究されています。 磁場閉じ込め方式を採用した代表的な装置として、トカマクとステラレータが挙げられます。 トカマクは、ドーナツ型の真空容器内にプラズマを閉じ込める方式です。プラズマ自身が電流を流すことで磁場を発生させ、外部からコイルで磁場を加えることでプラズマを安定して閉じ込めます。一方、ステラレータは、複雑にねじれた形状のコイルを用いることで、外部磁場のみでプラズマを閉じ込める方式です。 現在、世界各国でトカマク型の装置を用いた研究が盛んに行われており、国際協力によって建設中の国際熱核融合実験炉（ITER）は、核融合エネルギーの実現に向けた重要な一歩となることが期待されています。

核融合発電は、太陽がエネルギーを生み出す仕組みを地上で再現し、未来のエネルギー源として期待されています。太陽の中心部では、水素のような軽い原子核同士が融合してヘリウムなどのより重い原子核へと変化し、膨大なエネルギーを放出しています。これを核融合反応と呼びます。核融合発電は、この核融合反応を人工的に起こすことでエネルギーを取り出すことを目指しています。 核融合反応を起こすためには、水素などの燃料を非常に高い温度まで加熱する必要があります。その温度はなんと一億度にも達し、この超高温状態では物質はプラズマと呼ばれる状態になります。プラズマとは、原子核と電子がバラバラになった状態を指します。しかし、一億度という超高温のプラズマを長時間維持することは容易ではありません。プラズマは非常に不安定で、すぐに冷えてしまったり、容器と接触してエネルギーを失ったりしてしまうためです。そこで、プラズマを効率的に閉じ込めておく技術が重要になります。 現在、プラズマを閉じ込める方法として、大きく分けて磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式の二つが研究されています。磁場閉じ込め方式は、強力な磁場を使ってプラズマを空中に浮かせるようにして閉じ込める方法です。一方、慣性閉じ込め方式は、レーザーなどの強力なエネルギービームを燃料に集中的に照射することで、超高温・高密度状態を作り出し、核融合反応を瞬間的に起こす方法です。 核融合発電は、資源が豊富で安全性が高く、環境への負荷も小さいという多くの利点を持つ夢のエネルギーです。実現には、プラズマの閉じ込め技術をはじめ、多くの技術的課題を克服する必要がありますが、世界中で研究開発が進められています。