4,200万ドルの投資! 米国エネルギー省、3つの主要なレーザー核融合研究センターを創設

現地時間木曜日、米国エネルギー省は、基本的慣性核融合エネルギー（IFE）科学技術の進歩と、将来の発電所で小型レーザー駆動の熱核爆発を利用することを期待して、3つの研究センターを創設すると発表した。
カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）、コロラド州立大学、ニューヨーク州のロチェスター大学にある3つのセンターは、4年間で総額4,200万ドルを分担する。 このうち、リバモア大学とコロラド州立大学にそれぞれ 1,600 万ドル、ロチェスター大学に 1,000 万ドルが含まれており、今年の 5 億ドルを超える DOE の核融合エネルギー科学予算のほんの一部にすぎません。
DOEの主任核融合コーディネーターであるスコット・スー氏は、3つのセンターでの今後の研究は「あらゆる慣性核融合システムに必要な基礎技術にさらに重点を置くことになる」と述べた。
エネルギーは、2 つの小さな原子 (通常は水素) を組み合わせて 1 つの大きな原子にすることによって生成されます。 「核融合」として知られるこのプロセスは、太陽や他の星のエネルギー源となります。 もし制御された核融合を地球上で再現できれば、地球温暖化を引き起こす二酸化炭素や長寿命の放射性廃棄物を発生させることなく、豊富なエネルギーを生み出すことになるだろう。
これまで、ほとんどの核融合エネルギー研究、そしてエネルギー省の核融合科​​学予算のほとんどは、強力な磁場を使用して原子核が衝突して結合するまで過熱した水素を封じ込める原子炉に焦点を当ててきた。 しかし、リバモアの国立点火施設（NIF）で昨年行われた成功した実験では、個々の水素粒子に強力なレーザーを照射して原子を圧縮し、核融合の閃光を生成するという別のアプローチが強調された。
LLNLはこれまでにNIFで4回核融合点火を達成している。 最新のものは、点火目標に2.2メガジュール（MJ）のエネルギーを点火し、3.4MJの核融合エネルギーを生成することによって達成された。NIFは核融合エネルギー生成のプロトタイプとして設計されたものではない。 1992 年に核実験が停止されて以来、それは主に米国の核兵器の維持を支援するために使用されてきました。 以前の実験では、NIF 科学実験は水素燃料ペレットにレーザー パルスを発射しました。 実際の発電所では、レーザー パルスを 1 秒あたり 10 回の頻度で繰り返し発射し、パルスごとに新しい燃料ペレットを挿入する必要があります。
これらのレーザーは、NIF のレーザーよりも強力で信頼性が高く、エネルギー効率が高くなければなりません。 水素燃料ターゲットは、安価で製造が容易でなければなりません。 発電所には数百万個のペレットの安定した供給が必要です。 新しい研究センターは、これらの障害に対処するのに役立ちます。
政府の慣性核融合エネルギー科学プログラムを管理するクレイマー・アクリ氏は、DOEには多くの申請があり、審査員団がリバモア、ロチェスター、コロラド州を選んだと述べた。 受賞した各プログラムには、他の大学、国立研究所、民間企業とのコラボレーションが含まれていました。
アクリ博士は、「イノベーションをさらに加速し、慣性核融合エネルギーのいくつかの課題を解決できるよう、各分野で最も聡明な人材を結集してください」と述べた。
ロチェスター大学センターの主な目的の 1 つは、水素燃料に直接照射できる新しいタイプのレーザーをテストすることです。 この方法は、リバモアの NIF 実験で使用された方法よりもエネルギー効率が高くなります。 しかし、レーザーの小さな変動によって不安定性が生じると、核融合が妨げられる可能性があります。
この不安定性は、レーザーが一定範囲の波長にわたって伝播する場合に制御できます。 ロチェスター大学の科学者たちは、ダイレクトドライブと呼ばれるこのアプローチに何年も取り組んできており、同センターからの研究資金は、新しい高出力レーザーがこの問題を克服できるかどうかをテストする実験に使用される予定だ。 これにより、ダイレクトドライブプログラムへの道が開かれます。
コロラド州センターは、さまざまな慣性核融合コンセプトのために提案されているさまざまなレーザーを研究し、燃料ターゲットのさまざまな設計を検討する予定です。 同センターの提案を主導した電気・コンピュータ工学教授のカルメン・メノニ氏は、持続的な高エネルギーレーザー攻撃にさらに耐えられるよう、レーザー光学コーティング用の新素材を研究すると述べた。
リバモア国立研究所（LLNL）のプラズマ物理学者タミー・マー氏は、同センターの焦点はNIFが採用している間接駆動アプローチを超え、実際の発電所の建設に必要な問題への取り組みを開始すると述べた。 「目標があって、それを打ってエネルギーを生み出すだけではありません。」
初期の調査は、どのアプローチが最も有望であるかを明らかにするのに役立つはずです。 タミー・マー博士は、「これらの答えを実際に見つけるには投資は十分ではないだろう」と述べ、「しかし、4年の終わりには、米国が完全に実証するための有望な道筋を描くことができると思う」と語った。規模のパイロットプラントです。」
米国エネルギー長官ジェニファー・M・グランホルムは、「核融合エネルギーの利用は、21世紀最大の科学技術的課題の一つである。我々は現在、核融合エネルギーが可能性であるだけでなく、非常に有望であると確信している。これらのセンターの科学者たちは、これからも努力していく」と語った。状況を一変させ、地球を救う画期的な進歩の最前線に立つことができます。」
慣性核融合エネルギー科学技術加速研究 (IFE-star) プログラムによって資金提供されたプロジェクトは、米国エネルギー省の国立研究所、学界、産業界の専門知識と能力を結集して、IFE システムのコンポーネントを進歩させます。 慣性閉じ込め核融合は、レーザーまたはその他の技術を使用して高密度プラズマを圧縮および加熱する、主要な核融合方法です。 IFE スター プログラムは以下を開発します。 高利得ターゲット設計。 高い繰り返し率を備えた高効率レーザー。 そして生命に関連する核融合ターゲットの製造、追跡、関与。 IFE-star プログラムは、幅広い用途でのレーザー、レーザー、およびレーザーの使用を含む、IFE システムをサポートする幅広いテクノロジーを提供するように設計されています。 資金提供されたプロジェクトの主な要素は、包括的で多様な労働力の開発を含む慣性核融合エコシステムの管理です。
ロチェスター大学のレーザーエネルギー研究所 (LLE) は、400 名のロチェスター職員によって運営され、長年にわたってエネルギー、科学、技術の最前線に立っています。 ちょうど昨年、ローレンス・リバモア国立研究所の科学者たちは、LLE の支援を受けて、初の純エネルギー利得のマイルストーンを達成しました。
ローレンス・リバモア国立研究所の国立点火施設での画期的な進歩の結果、慣性閉じ込め核融合はさらに大きな関心と注目を集めています。IFE スター・プロジェクトは、参加している IFE 核融合企業の予想される技術ロードマップにおける共通の科学的および技術的ギャップに対処することを目的としています。基礎研究ニーズに関する IFE ワークショップ報告書に概説されている優先研究機会に取り組むことにより、科学局のマイルストーン核融合開発プログラムに参加します。 継続的な進歩。 長時間プラズマの燃焼を維持するように設計された磁気閉じ込め核融合とは異なり、IFE では反復パルスの形成が必要です。 目標の 1 つは、慣性核融合を低ゲインの単一実験から、潜在的な IFE パイロット プラントに必要な高ゲインで高繰り返しの実験に移行するために必要な科学技術を開発することです。
米国エネルギー省は、IFE-star を通じて専用プログラムを確立しています。 選択されたプロジェクトは、世界をリードする能力、専門知識、診断、施設を構築および活用するものであり、IFE スターはエネルギー省エネルギー高等研究計画局 (ARPA-E) と科学省が共同で資金提供する IFE 研究も大幅に拡大します。 。