この核融合炉はテープで固定されています

Jun 01, 2023

高温超電導テープがトカマクの小型化への期待の裏にある

スパーク核融合炉には、この高温超電導テープが 10,000 キロメートル必要となります。

サイトにボストン近郊の元アメリカ陸軍予備基地の跡地で、なだらかな丘陵地帯に珍しい建造物がそびえ立っている。 コモンウェルス フュージョン システムズ (CFS) の科学ディレクターであるブランドン ソーボム氏が、足場、フォークリフト、溶接工や塗装工のチームの間を縫うように、建物の十字型の敷地の中心に向かって私を案内してくれました。 厚さ2.5メートルのコンクリートの壁で囲まれた深い地下室への階段を降りると、彼は部屋の高い天井の中央にある大きな円形の穴を身振りで示し、その端は4本の頑丈な柱で支えられていた。

「スケジュール通りに進めば、数カ月以内にスパーク・トカマクはそこで休むことになるでしょう」とソーボム氏は言う。 ドーナツ型の真空チャンバーを取り囲む、高さ 3 メートルの高温超電導磁石のスタックが強力な磁場を生成し、渦巻く過熱した水素プラズマの塊を圧縮して閉じ込めます。 太陽に燃料を供給するプロセスを模倣して、水素イオン（重水素と三重水素と呼ばれる同位体）は加速して非常な力で衝突し、融合してヘリウムになり、高エネルギーの中性子を放出します。

コモンウェルス・フュージョン・システムズは、この高温超電導テープのスプールが、同社の小型で安価なトカマク設計の鍵となると述べている。 このテープは、スチール基板上に堆積されたイットリウム バリウム 銅酸化物で構成されています。Gretchen Ertl/CFS/MIT プラズマ科学融合センター

CFS は、マサチューセッツ工科大学 (MIT) での数十年にわたる研究からスピンアウトした新興企業であり、過去 10 年間に出現した核融合エネルギー プロジェクトの新たな波のリーダーの 1 つであり、技術の進歩と技術の進歩を利用しています。民間投資の急増。 核融合産業協会の理事であるアンドリュー・ホランド氏によると、核融合エネルギー企業は現在、50億米ドル以上を調達しており、その大半は2021年以降に調達した額となっている。 これらの企業はいずれも、10 年代の終わりまでに、ポジティブなエネルギーの獲得、つまり反応を引き起こすために使用されるエネルギーよりも多くのエネルギーを反応から取り出すことを実証するつもりです。

「その時点で、カーボンフリーのベースロード電力の新時代にまた一歩近づくことになります」とソーボム氏は言います。 「私たちは、気候危機に対する解決策の主要な部分となるために、それが間に合うことを願うばかりです。」

Commonwealth Fusion Systems の最初の磁石の研究、構築、テストには、ここに示されている建設中のメンバーを含む 270 人のチーム メンバーの専門知識が必要でした。Gretchen Ertl/CFS/MIT プラズマ科学および核融合センター

MIT プラズマ科学・核融合センター所長のデニス・ホワイト氏 [左] とコモンウェルス・フュージョン・システムズの CEO であるボブ・マムガード氏が、MIT のテストホールで会談し、このスタートアップは最初の磁石を製造し、テストしました。Gretchen Ertl/CFS/MIT Plasma Scienceおよびフュージョンセンター

2021年9月、コモンウェルス・フュージョン・システムズは原子炉の最初のD型トロイダル磁場磁石をテストした。 磁石は 20 テスラの磁場を実証しました。Gretchen Ertl/CFS/MIT プラズマ科学融合センター

これまでのところ、Commonwealth Fusion Systems は、Sparc 炉の完成に必要な 10,000 キロメートルの高温超伝導テープの約 3 分の 1 を備蓄しています。Gretchen Ertl/CFS/MIT プラズマ科学融合センター

CFS の技術を際立たせているのは、高温超電導テープを使用していることです。これを層状に重ねて非常に強力な電磁石を作り、手に負えないプラズマを形成して閉じ込め、荷電粒子の大部分をトカマクの壁から遠ざけます。 同社は、この新しいアプローチにより、従来のアプローチよりもはるかに小型で安価な高性能トカマクを構築できると考えています。

現在、核融合エネルギーには 2 つの主な研究手段があります。 磁気閉じ込めでは、電磁石を使用して、通常はトカマク内にプラズマを閉じ込めます。 慣性閉じ込めは、多くの場合レーザーを使用して、燃料で満たされたターゲットを圧縮および加熱し、反応を開始します。