先週、内部 科学者のグループは、北カリフォルニアの研究所にある金メッキのドラムを使って、太陽に動力を与える物理学を簡単に再現しました。 彼らの深夜の実験では、水素原子で満たされたペッパーコーンサイズのペレットを含むカプセルに192個のレーザーを発射しました。 通常は反発する原子の一部が押しつぶされて融合し、エネルギーが生成されます。 地球結合核融合反応の基準によれば、それは 多く エネルギーの。 何年もの間、科学者はこの種の実験を行ってきましたが、燃料を調理するために使用されるエネルギーを下回っていることを確認するだけでした. 今回、ついにそれを超えた。
イグニッションとして知られるこの偉業は、核融合を研究する人々にとって大きな勝利です。 科学者は星を見上げるだけで、そのような動力源が可能であることを知りました.2つの水素原子を結合して1つのヘリウム原子を生成すると、質量が失われるため、E = mc2、エネルギーの放出。 しかし、1970 年代に科学者が「損益分岐点」とも呼ばれる点火の目標を最初に定義して以来、それはゆっくりとした道のりでした。 昨年、ローレンス リバモア研究所の国立点火施設の研究者は、実験で発射したレーザー エネルギーの約 70% を生成することに成功しました。 彼らは実験を続けました。 そして、12 月 5 日午前 1 時過ぎに、ついに完璧なショットが撮影されました。 2メガジュール。 3メガジュール出力。 エネルギーの 50% の増加。 ジェニファー・グランホルム米国エネルギー長官は今朝の記者会見で、「これは実現可能であることを示しています。
スタンフォード大学の物理学者で、この研究には関与していない核融合科学者のマーク・カペリ氏にとって、これはスリリングな結果だ。 しかし、彼は、近い将来、豊富で、炭素を含まず、廃棄物のない電力源としての核融合に期待を寄せている人々は、待たされる可能性があると警告している. 違いは、科学者が損益分岐点を定義する方法にあると彼は言います。 今日、NIF の研究者は、実験で発射されたレーザーと同じくらいのエネルギーを得たと述べました。 しかし問題は、これらのレーザーのエネルギーが、 合計 レーザーを発射する際の電力。 その尺度では、NIF は投入している金額よりもはるかに少なくなっています。 「それは何十年も先のことです。 半世紀後かもしれません。」
問題は非効率的なレーザーです。 NIF の方法を使用して核融合エネルギーを生成するには、ホールラウムと呼ばれる金のシリンダーに数十のビームを発射し、摂氏 300 万度以上に加熱します。 レーザーは燃料を直接標的にしません。 代わりに、彼らの目的は「X 線のスープ」を生成することだと、ミシガン大学の核融合研究者 Carolyn Kuranz は言います。 これらは、水素同位体である重水素とトリチウムからなる小さな燃料ペレットに衝突し、それを粉砕します。
これは完全な対称精度、つまり「安定した爆縮」で行う必要があります。 そうしないと、ペレットがしわになり、燃料が十分に加熱されません。 先週の結果を達成するために、NIF の研究者は改良されたコンピューター モデルを使用して、燃料を保持するカプセルの設計を強化し、レーザー ビームを調整して適切な X 線分散を生成しました。
現在、これらのレーザーはパルスあたり約 2 メガジュールのエネルギーを放出します。 核融合科学者にとって、これは膨大で刺激的な量のエネルギーです。 これは、ヘアドライヤーを約 15 分間使用するのに使用されるエネルギーにほぼ相当しますが、100 万分の 1 秒で一度に供給されます。 NIF でこれらのビームを生成するには、レーザー ロッドを励起してビームを伝搬するフラッシュ ランプで満たされた、サッカー場ほどの大きさのスペースが必要です。 それだけで 300 メガジュールのエネルギーが必要になり、そのほとんどが失われます。 冷却システムとコンピューターの層を追加すると、核融合によって生成されるエネルギーよりも数桁大きいエネルギー入力がすぐに得られます。 そのため、Cappelli 氏によると、実用的な核融合の第 1 段階は、はるかに効率的なレーザーを使用することです。