次世代エネルギー、核融合による生産へ一歩前進
安定的で、持続可能なエコエネルギーは世界で喫緊の課題です。
これがさらなる進歩をとげ、安全性が確保できることに期待を寄せます。
エネルギー問題は、政治利用されやすく、資源国が世界をコントロールしようとするツールにもなっています。（ドイツの５０００個のヘルメット提供となります。）
サイエンスの単語、表現は医学用語同様、その関連の論文を毎日読む機会があるわけでもなく、難解ではありますが、単語領域を広げる意味で、まさに良い勉強です。
核融合反応過程は理解できませんが、英文内容理解はできますね。
今日もVOAで英語を学び、エネルギー問題を考えましょう！！
米国の研究者が核融合反応の成功を報告（和訳）
US Researchers Report Successful Fusion Reaction
February 02, 2022
アメリカの科学者が、nuclear fusion核融合によるエネルギー生産に向けてまた一歩前進したと発表しました。
アメリカ政府の研究者たちは、ごく短時間に持続的にエネルギーを生産するa fusion reaction核融合反応を起こすことができたと発表しました。科学者たちは、核融合を自立させることは非常に難しいので、これは重要な一歩だと述べています。核融合には非常に高い温度と圧力が必要であり、そのプロセスは簡単に停止してしまうのです。
核融合は、２つの原子の原子核が極度の熱にさらされたときに起こります。これにより、より大きな新しい原子が形成され、エネルギーが放出されます。核融合は、太陽を含む星の燃料となるプロセスです。専門家の中には、いつか核融合エネルギーを使って、無尽蔵で無公害の電力を供給できるようになるのではと言う人もいます。
しかし、核融合のプロセスには大きなエネルギーが必要であることが、その障壁となっています。科学者たちはまだ、必要以上のエネルギーを放出する核融合反応を行ったことがありません。
今回の実験は、カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所にある国立点火施設で、政府の科学者が行いました。この研究所は、米国エネルギー省の一部です。
実験は２０２０年１１月と２０２１年２月に行われました。研究結果は最近、Nature Physics誌に掲載されました。
実験で到達した状態は、burning plasmaプラズマと呼ばれます。プラズマは、物質の４つの主要な状態の１つです。イオンや電子などの荷電粒子が含まれています。エネルギー省は、燃焼プラズマとは”プラズマの加熱の大部分の一部で”、核融合反応によるものと説明しています。
アレックス・ジルストラ氏は、ローレンス・リバモア国立研究所の実験物理学者で、この研究のリーダーを務めました。ジルストラ氏はロイターに対し、このプロセスは、火を起こそうとするのと似ていると語っています。
2020年7月28日（火）、フランス南部のサン＝ポール＝レ＝デュランスにあるITER（国際熱核融合実験炉）で、ポロイダル磁場コイルの組み立てラインが撮影されています。このプロジェクトは、太陽のエネルギーを再現して核融合反応を起こし、発電することを目的としています。(AP写真/Daniel Cole)
「キャンプファイラーをしたいならば、薪が自ら燃え続けられるくらいに熱く火が欲しいですよね。」「これは、今、核融合が自立し始めた、燃えているプラズマの良い類比です。」と彼はいいます。
実験では、金の金属容器内に保持された小さなカプセルに１９２本のレーザーを当てました。研究者によると、このプロセスでカプセルは約１億℃に加熱されます。このとき、カプセルの内部には、太陽の中心部よりも５０%高い圧力が発生します。
この実験では、わずか1兆分の1秒持続の燃焼プラズマが発生しました。しかし、ザイルストラ氏は、これでも十分成功だと言っています。核融合は燃料の加熱に使われるエネルギーの約１０倍を生産したと彼は言います。しかし、レーザーエネルギーの１０％以下しか生み出せません、なぜならこのプロセスが依然として非効率的だからです、とジルストラ氏は付け加えています。
ITER（国際熱核融合実験炉）の組立ホールで、大型の組立工具の間を歩く作業員。このプロジェクトは、太陽のエネルギーを再現して核融合反応を起こし、電力を生産することを目的としています。(AP写真)
生成されたエネルギー量は、過去の実験よりもはるかに多かったと研究者は言っています。しかし、それでもまだ小さく、９ボルトの電池に含まれる量とほぼ同じです。
米国と英国で行われた以前の実験では、原子の融合には成功しましたが、自己加熱は起こリませんでした、とスティーブン・コーリー氏はAP通信に次のように語っています。同氏はニュージャージー州のプリンストン・プラズマ物理学研究所の所長ですが、この研究には参加していません。
ザイルストラ氏は、核融合の実現は巨大で "複雑な技術的挑戦 "であることに変わりはない、と話します。この研究が現実的なエネルギー生産の形態と考えられるようになるには、本格的な投資と長年の研究が必要であると、彼はさらに話しています。
US Researchers Report Successful Fusion Reaction
American scientists have announced another step toward producing energy from nuclear fusion.
U.S. government researchers said they were able to cause a fusion reaction that sustained itself and produced energy for a very short period. The scientists said this was an important step because it is very difficult to get fusion to become self-sustaining. Fusion requires extremely high temperatures and pressures, and the process can easily stop.
Fusion happens when the nuclei of two atoms are subjected to extreme heat. This leads to the formation of a new, larger atom and the release of energy. Fusion is the process that fuels stars, including the sun. Some experts have suggested that someday, fusion energy could be used to provide limitless, pollution-free power.
One barrier to that goal is the fact that the fusion process itself needs a lot of energy. Scientists have not yet performed a fusion reaction that releases more energy than it requires.
Government scientists with the National Ignition Facility at the Lawrence Livermore National Laboratory in California carried out the experiments. The lab is part of the U.S. Department of Energy.
The experiments took place in November 2020 and February 2021. Research results recently appeared in a study in the publication Nature Physics.
The state reached in the experiments is called burning plasma. Plasma is one of the four main states of matter. It contains charged particles including ions and electrons. The Department of Energy explains that burning plasma “is one in which most of the plasma heating” comes from fusion reactions.
Alex Zylstra is an experimental physicist at Lawrence Livermore National Laboratory. He helped lead the research. Zylstra told Reuters that the process is similar to trying to start a fire.
"If you want to make a campfire, you want to get the fire hot enough that the wood can keep itself burning," he said. "This is a good analogy for a burning plasma, where the fusion is now starting to become self-sustaining."
The experiments involved aiming 192 lasers at a small capsule held inside a gold metal container. The researchers reported the process heats the capsule to about 100 million degrees Celsius. This creates about 50 percent more pressure inside the capsule than what is inside the center of the sun.
The experiments created burning plasmas that lasted just one trillionth of a second. But Zylstra said that was enough to be considered a success. He said fusion had produced about 10 times as much energy as went into heating the fuel. But it produced less than 10 percent of the total amount of laser energy because the process remains inefficient, Zylstra added.
The amount of energy produced was far more than in past experiments, the researchers said. But it was still small, about the same amount that is contained in nine-volt batteries.
Earlier experiments in the U.S. and Britain succeeded in fusing atoms, but produced no self-heating, Steven Cowley told The Associated Press. He directs the Princeton Plasma Physics Laboratory in New Jersey but did not take part in the study.
Zylstra said making fusion remains a huge and "complex technological challenge.” It will require serious investments and many years of study before it can be considered a realistic form of energy production, he added.
Words in This Story
reaction – n. a change that happens when two substances are put together
sustain – v. to cause or permit something to continue for a period of time
nuclei (pl.) (nucleus) –n. (physics) the central part of an atom which contains protons and neutrons
analogy – n. a comparison that shows how two things are similar
capsule – n. a small container
inefficient – adj. not achieving maximum productivity
battery – n. a device that provides and stores electricity for things
challenge – n. a difficult task or problem; something that is hard to do
次世代技術「核融合」、欧米と日本の違い
米グーグルのほか、米アマゾン・ドット・コム創業者のジェフ・ベゾス氏、米マイクロソフト創業者のビル・ゲイツ氏が出資するのが、次世代原発の1つの形態である核融合炉開発だ。従来型の原発に比べて安全性は非常に高く、廃棄物も出ないが、日本ではこの技術を手掛けるベンチャー企業の境遇は厳しい。欧米と違って投資家の動きが鈍いからだ。
背景にあるのが、重厚長大産業のベンチャーが育ちづらい日本の土壌だ。米国では電気自動車（EV）メーカーのテスラを筆頭に重厚長大産業で新しい会社が生まれているが、日本市場に目を向けると主要プレーヤーの顔ぶれはここ数十年代わり映えがしない。
「海外ではビジネスの種と捉えられても、日本ではリスクとしかみられない」と京都フュージョニアリングの長尾昂CEOは嘆く。実用化は「50年以降」（小西氏）とみられている核融合炉。たしかに設立数年で大きな売り上げ、利益を上げるのは難しい。それが、米国では助走期間と解釈してもらえるのに対し、日本では「なかなか収益を上げられない会社」と見られてしまう。
民間の動きが鈍い日本
これと似た現象が先行して起きているのが宇宙産業だ。米国の宇宙産業は当初、国が主導して進められていたが、近年では専門のベンチャー企業が生まれ、情報技術（IT）関連企業との連携も進み、民間主導へ移行した。一方、日本では宇宙航空研究開発機構（JAXA）を中心とする国主導の形態は変わらず、米スペースXのような中核企業は育っていない。日本の宇宙産業の市場規模は数千億円。米国と比べると2ケタ違う。民間の動きは鈍い。
エネルギーの分野は日々革新が進む。ただでさえハードルが高い2050年のカーボンニュートラル（炭素中立）を実現するには、イノベーションや大規模な資金は欠かせない。日本の産業界、投資家が及び腰のままでは、世界競争の中での成功はおぼつかない。
「脱炭素」に関して、日本の政府が企業の研究開発を支援するために創設した基金は、今後10年間で2兆円だ。4年間で2兆ドル（約216兆円）を投じる米国や、約30年間で水素戦略だけで4700億ユーロ（約60兆円）を投じる欧州連合（EU）に、大きく水をあけられている。
もっとも、国が巨額を投じるだけではイノベーションは生まれない。国が新たな市場の立ち上がりを支援しながら、米国のように民間企業に資金が回るような土壌づくりが不可欠だ。
