核融合はいつ石油とガスを廃業に追い込むのだろうか。

このクリスマス シーズンは、現在行われている科学の飛躍への感謝と希望の時です。

まず、 アースショット賞を創設したウィリアム王子、2022年にボストンで賞を発表しました.XNUMXつのカテゴリが呼び出されました 私たちの海を復活させる. と呼ばれるグループが優勝しました。 グレートバリアリーフの先住民族の女性. リーフは攻撃を受けており、勝者はその防衛に専念しています。 彼らは、ビーチとカメを保護し、アマゾンの森林の 2 倍の COXNUMX を吸収する海草を保護するために活動しています。 彼らは古代アボリジニの知識を駆使し、ドローンなどの最新のツールを使用してサンゴ礁の変化や内陸の森林火災を監視しています。

第二に、米国エネルギー省は 20 年間、NuScale パワー モジュールと呼ばれる小型モジュラー原子炉 (SMR) のコンセプトと開発に資金を提供してきました。 より安全で、安価で、スケーラブルで、カーボンフリーであることが利点です。 これは、原子力規制委員会 (NRC) から設計承認を受けた唯一の SMR です。 高さ 100 フィート未満のモジュールは、幅 15 フィートのシリンダーで、地面より下の水槽に置かれています。 77 世帯に電力を供給できる 60,000 メガワットの電力を生成できます。 目標は、2029 年までにアイダホ州で稼働することです。

第三に、医療機関には 特定のがんの治療における画期的な進歩. この方法は、がんと戦う免疫系の一部である T 細胞を体内から取り出し、CRISPR 技術を使用して遺伝子を改変し、「生きた薬」として体内に再注入します。 CRISPR を使用することで、T 細胞を微調整し、特定のがん細胞に対する攻撃をより強力にすることができます。

これらの「既製品」の T 細胞は、CRISPR を使用して迅速に大量に製造することができ、数週間または数か月も待たされる必要はありません。 12 年 2022 月 67 日、カンザス大学の McGuirk 博士は、驚くほど良好な試験結果を発表し、癌治療への新たな扉を開きました。リンパ腫患者 32 人の 40% で腫瘍が縮小しました。 患者の XNUMX% が完全寛解を達成しました。 この技術が他の多くの癌を治す可能性に大きな期待が寄せられています。

XNUMX つ目は、非常に驚​​くべき核融合のブレークスルーです。

核融合突破。

前世紀、物理学の最も偉大な世紀に、発見の 2 つは核分裂でした。 プルトニウムなどの重い原子がばらばらになると、少量の質量が失われ、膨大な量のエネルギーとして再び現れます。これは、E = mc^XNUMX (c は光の速度であり、非常に大きな数) であるためです。

ドイツがこの反応に基づいた連鎖反応爆弾を開発するという脅威の下で、米国政府は、私が住んでいる場所からそう遠くないニューメキシコ州ロスアラモスに核分裂爆弾を建設するために莫大な資金をつぎ込みました。 それはアルバカーキの南にあるホワイトサンズ砂漠でテストされ、最終的に日本との戦争を終わらせるために使用されました.

商用利用は、すぐにさまざまな国でグリッド サイズの原子炉につながりました。 フランスは 70 基の原子炉から電気エネルギーの 56% を得ており、米国は 20 基の原子炉からエネルギーの約 93% を得ています。

しかし、1986 年のロシアのチェルノブイリや 2011 年の日本の福島のような悲惨な事故が発生したり、米国での核廃棄物処理に関する懸念が常に存在する場合、成功は容易ではありません。

姉妹核反応は、1950 つの水素原子核が斥力に打ち勝ってヘリウムに融合し、再び莫大な量のエネルギーが放出されるときです。 これは、1963 年の核実験禁止条約以前の XNUMX 年代に米国が南太平洋 (ビキニ環礁) で行った水爆実験の基礎でした。

それ以来、数十年にわたって核融合の商業利用が求められてきました。 たとえば、アルバカーキのサンディア国立研究所では、電界によって高温のプラズマが閉じ込められています。 アイデアは、水素原子核が合体するまで (エネルギーを放出する) プラズマを閉じ込め、圧縮し、加熱する (エネルギーを受け入れる) ことでした。 しかし、エネルギーインは常にエネルギーアウトよりも大きかった.

別の商用アプリケーションは、カリフォルニア州のサンフランシスコ湾岸地域にあるローレンス リバモア研究所で行われました。 ここに 192個のレーザーが使用されました 混合水素同位体の1万ドルのペレットを爆破することにより、プラズマを閉じ込め、圧縮し、加熱します。 結果は常に同じでした – 今まで. 16 年 2022 月 3.1 日に終了する週に発表されたエネルギー出力 (2.1 メガジュール) は、初めてエネルギー入力 (3 メガジュール) を上回りました。 それは本物のブレークスルーです。 到達温度はXNUMX万度でした。

これを視野に入れます。

第 400 に、エネルギーの投入と排出は単純すぎます。レーザーの電源を入れるには、1 メガジュールという非常に大きなエネルギーが必要だからです。 参考文献XNUMXを参照してください。

第二に、サクセス ストーリーは 1 つのイベント、つまり XNUMX つの核融合点火に関するものでした。 実用に近づくには、毎分非常に多くの核融合イベントが必要であり、何千倍も強力なレーザーが必要です。 さらに、コストは XNUMX 万分の XNUMX にならなければなりません (参照 XNUMX)。 一言で言えば、この XNUMX つの成功は、刺激的ではありますが、実際のアプリケーションを想像することにはほど遠いものです。

安価ではなく実用的ではありませんが、高強度のエネルギーを生成し、カーボンフリーになります。

核分裂エネルギーは XNUMX万倍強力 地球上のどのエネルギー源よりもそしてこれが、フランスやアメリカなどの国で何十もの原子力発電所を建設するための投資が行われた大きな理由です。

核融合は、核分裂よりも 3 ～ 4 倍のエネルギーを生み出します。 それは夢の一部です。 核融合の夢のもう XNUMX つの部分は、廃棄する核廃棄物がないことです。廃棄物は、崩壊するのに数百年または数千年かかる可能性があります。 第三に、核融合は連鎖反応ではないため、暴走核反応や爆発の危険性は存在しません。

発電は世界の温室効果ガス排出量の約 XNUMX 分の XNUMX の原因であるため、夢の最後の部分は、核融合プラントを国中に点在させて、高強度の炭素を含まない電気エネルギーを提供することです。

しかし、覚えておいてください、それはただの夢です。 その利点にもかかわらず、炭素を使用しない核融合は、2050 年まで、おそらく 2100 年までに、石油およびガス産業を廃業に追い込むことはありません。

要点。

人類は、太陽の光と熱の源を複製してきました。 約 15 万度 C で、太陽のガス状の内部は途方もない圧力の下で圧縮されます。小さじ 750 杯の重さは 1.65 gm または XNUMX ポンドです。実験室で太陽の内部条件を再現し、損益分岐点 (エネルギーの流入よりもエネルギーの流出) を達成するために）は印象的な偉業です。

しかし、核融合は、商業的な応用を想像することさえ遠くない.

では、なぜ私たちはそれを調査するために多額の費用を費やしているのでしょうか? それは先進国がやっていることだからです。 彼らはジェームス ウェッブのような望遠鏡を作り、衛星に取り付けて宇宙を研究しています。 彼らは月に男性と女性を乗せるためにロケットを作ります。 彼らは陽子が衝突する前に光速まで加速するための磁気レーストラックを構築し、ヒッグス粒子のような捉えどころのない亜原子粒子をフラグメントで明らかにします。

政治は、科学に対する政府の支援と資金をどこに分配するかを決定する上で大きな役割を果たします。 ありがたいことに、上で報告したように、人類に直接利益をもたらす差し迫った問題を解決するために科学を利用している国々の多くの例が存在します。

参照 1: エルサレム デムサス、太陽の力、アトランティック デイリー、16 年 2022 月 XNUMX 日。