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原子力発電の基礎知識

核融合炉の加熱装置:NBI

核融合反応は、軽い原子核同士が融合して重い原子核になる際に膨大なエネルギーを放出する現象です。太陽のエネルギー源としても知られており、未来のエネルギー源として期待されています。しかし、原子核はプラスの電荷を持っているため、近づくと反発し合う性質があります。核融合反応を起こすためには、この反発力に打ち勝って原子核同士を衝突させる必要があります。 そのためには、原子核を非常に高いエネルギー状態、つまり高温にする必要があります。具体的には、1億度を超えるような超高温状態が必要です。このような超高温状態を実現するためには、外部からエネルギーを加えて原子核を加熱する必要があります。 外部からの加熱方法はいくつかありますが、代表的なものとしては磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式があります。磁場閉じ込め方式は、強力な磁場を使ってプラズマを閉じ込め、加熱する方法です。一方、慣性閉じ込め方式は、レーザーや粒子ビームを使って燃料ペレットを爆縮し、高温高密度状態を作り出す方法です。 核融合反応を持続するためには、外部からの加熱を維持し続ける必要があります。これは、核融合反応で発生するエネルギーの一部が、常に周囲に逃げてしまうためです。核融合発電を実現するためには、外部からの加熱エネルギーよりも、核融合反応で発生するエネルギーが大きくなるような、効率的な加熱方法を開発することが課題となっています。
その他

核融合を実現する技術:中性粒子入射加熱

人類は、太古の昔から太陽の光をエネルギー源として利用してきました。そして今、その太陽の輝きを生み出す源である核融合エネルギーを、地上で実現しようという挑戦が進んでいます。核融合エネルギーは、水素などの軽い原子核が融合してより重い原子核になる際に、莫大なエネルギーを放出する現象を利用したものです。 しかし、核融合反応を起こすことは容易ではありません。原子核同士はプラスの電気を帯びているため、反発し合う性質を持っているからです。核融合を起こすためには、この反発を乗り越えるために、一億度を超える超高温状態を作り出す必要があります。この温度は、地球上に存在するどんな物質でも溶けてしまうほどの超高温です。 そこで、超高温のプラズマを閉じ込めるために、様々な方法が研究されています。その中でも有力な方法の一つが、磁場閉じ込め方式です。これは、強力な磁場を使ってプラズマを空中に浮かせることで、高温のプラズマと容器との接触を防ぎ、閉じ込めるという方法です。 核融合エネルギーの実現には、まだ多くの課題が残されていますが、研究開発は着実に進展しています。核融合エネルギーは、資源的に豊富で、温室効果ガスも排出しない、まさに夢のエネルギーと言えます。近い将来、核融合発電が実現し、人類に貢献する日が来ることを期待しましょう。
原子力発電の基礎知識

核融合炉の心臓部!中性粒子入射加熱とは?

- 核融合の実現に必要な熱核融合は、太陽が莫大なエネルギーを生み出す源であり、地球でもエネルギー問題を解決する切り札として期待されています。核融合を起こすためには、まず燃料となる重水素や三重水素を極めて高温の状態にする必要があります。具体的には、1億度を超える熱を加えることで、原子が持つ電子と原子核がバラバラになったプラズマと呼ばれる状態を作り出す必要があります。プラズマ状態では、原子核同士が反発しあう力を超えて衝突し、核融合反応が起こります。しかし、原子核同士が融合するためには、互いの反発力に打ち勝つための莫大なエネルギーが必要となります。そのため、核融合反応を持続的に起こすためには、プラズマ状態を維持するだけでなく、外部から更なる熱を加え続ける必要があります。この熱を加える役割を担うのが加熱装置です。加熱装置には、強力な電波やレーザー光線などを用いる方法が開発されています。これらの装置によって、プラズマは常に高温に保たれ、核融合反応が継続的に起こることが期待されています。しかし、現状では、プラズマを加熱するために必要なエネルギーと、核融合反応によって得られるエネルギーが釣り合っていません。そのため、より効率的にプラズマを加熱できる技術の開発が、核融合の実現に向けて重要な課題となっています。