(16) 【ヘリウム灰】核融合炉の『燃焼効率』を改善する新技術【排出】
(00:00) おはようございますこんにちは 本日は 核融合のお話をします 量子化学技術研究機構が 核融合の効率的な 燃焼制御について 新しい発表をしていますこれは 核融合炉内のヘリウムについての 発表です ヘリウムには核融合反応を促進する高速 ヘリウムと 阻害する 低速ヘリウムがあります 重水素と30水素を核融合すると高速 ヘリウムを得ることができますこの高速 ヘリウムは核融合路内のプラズマの加熱に 利用されています プラズマを加熱した後のヘリウムは エネルギーを失い低速ヘリウムになります この低速ヘリウムは路線に蓄積して 核融合反応を阻害する存在となります 低速ヘリウムはそのイメージからヘリウム 杯とも呼ばれています 薪ストーブなどの 灰と同じようにローの外に取り出す必要が ありますしかし
(01:04) ヘリウム杯もプラズマ状態であるため トカマクの磁場に拘束されてしまい核融合 炉の外に取り出すことは 簡単ではありませんこの役割を担うのは ダイバータと呼ばれる 装置ですこの装置にプラズマを衝突させて 冷却核融合炉街に 廃棄していますしかしこの仕組みでは ヘリウム杯のみではなく高速ヘリウムも 同時に 排出されてしまいます 先ほど高速ヘリウムによって 加熱をするという 話をしましたが高速ヘリウムによる プラズマ加熱は 補助的なものです ジャイロトロンによって 発生する 強力なマイクロ波による 加熱がメインとなっていますしたがって 高速ヘリウムを 排気したとしても 核融合自体にはそれほど 指標はありませんしかし高いエネルギーを 持つ高速ヘリウムを 廃棄してしまうと 燃焼効率が低下してしまいます
(02:08) ジャイロトロンでもプラズマの加熱はでき ますがこれには大きな電力を消費します 将来的に核融合発電を実用化するためには 入力するエネルギーの量はできるだけ節約 する必要がありますそこで今回の 発表内容をですが高速ヘリウムによる プラズマ加熱性能を 損なわずに低速ヘリウムを排出するための 条件を 発見したと 発表していますそんな都合のよいことが できるのかという疑問も出てきますが 1996年には ロシンから臨海エネルギー以下のヘリウム の排出が可能になるという 理論予測が発表されています今回の研究に おいては高速ヘリウムの粒子軌道が 磁力線と異なるという事実に着目してい ます 核融合炉内の電流分布を様々なパターンで 試行して
(03:10) 詳細な検討を行っていますもちろん実際に 核融合炉を使用してそのような実験をした わけではありません 報酬の核融合実験装置ジェットのデータを 拡充後を専用スーパーコンピューターを 用いて 解析した結果から今回の研究成果は得られ ています 欧州トーラス実験装置共同研究施設 ジェットは 1983年に運転を 開始した 歴史のある特化膜型核融合炉装置です 世界で初めて 重水素と30水素の核融合に成功してい ます トカマくん型の 卓球ゴールでは ノコギリバ状 崩壊という 周期的な 状態変化がありますグラフを見ると ノコギリの葉のように見えます ノコギリバ状振動とも呼ばれますがこれ 自体は特に新しい 発見というわけではありません今から30 年以上前
(04:15) 1989年には ジェットの ノコギリ馬場 神道に関する日本語の論文も発表されてい ます今回の研究においてはこの ノコギリバ情報 界について 詳細に分析を行っています 個々の 崩壊にかかる時間はおよそ0.5mm秒 程度ですまた 圧力のピーク時には 馬蹄型のプラズマ形状となっています 崩壊前後のヘリウムの状況を示したとさ れるグラフがこちらになります 赤色の線が 崩壊後の分布状況ですが 低速ヘリウムは 崩壊直後に割と平坦な形になっていること がわかります 幕の筒の表面側に偏った形で分布してい ますそれに対して高速ヘリウムは 崩壊前後で分布状況に大きな変化があり ません 常に中心部にピークがあるということが わかりますこの現象を
(05:18) 応用すれば 崩壊のタイミングに合わせて トカマクの表面付近から 低速ヘリウムを選択的に排出できると結論 付けています 先ほどもお話をしましたがここまでに出て きたことは 実際に核融合炉で実証できたというわけで はありません スーパーコンピューターを使用して 計算によって 求めていますこの核融合専用 スーパーコンピューターについて見ていき ます 核融合専用スーパーコンピューターは jfrs1という名称です 演算性能は4.2ベタフロップス 家族容量は256tb 外部記憶装置が27ペタバイトもあります 日本国内に設置されていますが NECや富士通といった 国内メーカーではなくアメリカクレイ社の 製品を 導入していますこのスーパー コンピューターは
(06:20) 6か所核融合研究所に設置されています 日本における核融合原形路の研究開発に 貢献する研究課題を計算機資源の 配分対象としています 核融合以外の研究には 使用しないという 割と贅沢な施設です 設置場所が6か所村とかなり微妙な位置に あるため不便なのではないかと思われるか もしれません jfrs1はリモートからの接続にも対応 しています日本全国にある 教育施設 研究機関から利用することができます ところで今回の発表については 注意事項もあります 実際の核融合炉例えば イーターなどにおいて今回の シミュレーションと 同じ電流分布を実現できるのかという点に ついては 明確になっていません 少なくとも何らかの改造が必要になると 考えられますまた高速ヘリウムと低速
(07:26) ヘリウムの磁場に対する 反応の違いが 重要な役割を 果たしています 元の論文にもここで説明したメカニズムは プラズマ電流があまり高くない場合にのみ 利用できる可能性がありますという 注意書きがされています 現在 フランスに建設中の核融合炉 インターは 50から70万kWの熱出力を目指してい ます今回のシミュレーションに 使用した ジェットの瞬間最大能力は16,000 KWです 装置の規模にかなり大きな差があるため 同じような挙動を示すのかは イーターが稼働してみないと わかりませんまとめです 核融合炉から 低速ヘリウムを排出するという 技術が 発表されています高速ヘリウムを残しつつ 低速ヘリウムを選択的に 排出することができますこれが実現すれば 核融合炉の
(08:32) 燃焼効率 改善に大きく 貢献する 技術ですここまで ご視聴いただきありがとうございました このチャンネルでは新エネルギーや電池 電気自動車に関する情報を 発信していますよかったらチャンネル登録 高評価をしていただけると 嬉しいですいつも高評価ボタンを押して いただいている皆様本当にありがとう ございます
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