エネルギー
初の商業用核融合プロジェクトが発表
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核融合、究極のエネルギー源
安定的かつ信頼性が高く、安価でカーボンニュートラルなエネルギー供給がますます差し迫った問題になるにつれ、原子力による解決策に注目が集まっています。
これには、核分裂、つまりウラン、トリウム、プルトニウムなどの重い原子の分裂が含まれます。 この技術は劇的な復活を遂げている ベースロード発電の必要性にもかかわらず、石炭火力発電所とガス火力発電所の段階的廃止と、輸送、暖房、工業生産の電化の傾向を背景にしています。
しかし、問題がないわけではない。 より進歩した第4世代の原子力発電所でも最も注目すべきは、依然として高放射性物質の取り扱いを伴うことであり、これは一般の人々が依然として警戒しているものであり、環境的に完全に中立になることは決してないだろう。
このため、科学者たちは、太陽のエネルギー源と同じ現象である、水素などの原子を融合させる核融合の可能性に注目してきた。
出典： 自然
この装置では、宇宙で最も豊富な元素である燃料を使用し、無害なヘリウムまたはリチウムのみを生成します。また、爆発や暴走連鎖反応のリスクがゼロで、実質的に無限のエネルギーを利用できるほど強力です。
問題は、必要な条件を作り出すのが非常に難しいため、これまで商業化に近づいた核融合炉が存在しないことだ。
少なくとも Commonwealth Fusion Systems (CFS) によれば、これは 10 年以内に変わるかもしれない。 同社はバージニア州に初の商業用核融合炉を建設する計画を発表した。.
CFS 原子炉プロジェクト
コモンウェルス・フュージョン・システムズは、ARC原子炉でバージニア州の電力網向けに400MWの発電を行うことを目指しており、これは150,000万世帯に電力を供給するのに十分な量である。
これは核融合分野にとって劇的な進歩です。なぜなら、最初の大型原子炉の完成には20～30年かかると常に思われていたからです。大規模な国際プロジェクトであるITER（国際熱核融合実験炉）でさえ、2039年より前に完成するとは予想されていません。
比較すると、CFS原子炉はエネルギー会社ドミニオンが所有する敷地に建設される予定である。 (D -0.1％)彼らは、2030年代初めには実現可能だと見ている。
「当社の顧客は、信頼性の高いカーボンフリー電力に対するニーズが高まっており、できるだけ多様な発電オプションのメニューが恩恵をもたらしています。その精神で、当社は CFS の取り組みを支援できることを嬉しく思っています。」
エドワード・H・ベイン – ドミニオン会長
コモンウェルスフュージョンシステム
CFSテクノロジー
このプロジェクトがどれだけ現実的かを理解するには、CFSの歴史を振り返る必要がある。同社は2018年にMITからスピンオフし、それ以来、イタリアの石油大手Eniなどから2億ドルを調達している。CFSは、トーラス（ドーナツ型）にプラズマを形成する「古典的な」トカマク設計に基づいた核融合炉を開発している。
出典： DOE
（核融合とさまざまな原子炉の設計の詳細については、「核融合 – 究極のクリーンエネルギーソリューションが間近に” と超伝導”超電導の進歩が新たな技術革命への道を拓く"）
CFSは 高温超伝導（HTS）磁石 MITと共同で開発。重水素・三重水素プラズマを制御・圧縮して核融合を起こす。
液体の「ブランケット」がそのエネルギーを熱として捕らえ、それを水に移して蒸気タービンを回して発電する。重水素はほぼどこでも入手可能で、海水から濾過できるが、ARCブランケットは自然に三重水素を生成する。
2021年に20テスラのHTS磁石を開発した。これまでの磁石の性能を100～1,000倍向上させ、史上最大の磁石となりました。
これらの磁石は、現在、記録破りの新しいデザインで組み立てられており、 セントラルソレノイドモデルコイル (CSMC)同社は2024年に、 これらの磁石に電力を供給する高電流密度、高温超伝導ケーブルの技術.
すべての核融合技術と同様に、燃料の使用は非常にコンパクトになります。
「少量しか必要ないため、新工場が開設されると、ARC燃料30年分をXNUMX台のトラックで配送することができ、将来的に価格変動のリスクはなく、世界的に問題のあるサプライチェーンとのつながりもありません。」
今後の原子炉シリーズ
HTS磁石は、 SPARCは、初の純エネルギー核融合炉を目指しており、これは水素プラズマを点火して消費するエネルギーよりも多くのエネルギーを核融合から生み出すことを意味する。
SPARCはすでにマサチューセッツ州のCFSキャンパスで建設中だが、最初のプラズマはまだ生産されていない。
出典： CFS
SPARCデモンストレーターがうまくいけば、 ARCバージニア州に建設されるのが次のステップです。
出典： CFS
SPARC は技術をテストするためにあるのに対し、ARC は設計の経済性をテストするためにあります。各 ARC は大型店舗とほぼ同じ大きさで、ほぼ同じ敷地要件があります。
出典： CFS
次のステップは、製造コストの削減と研究開発費の分散を目指して、ARC を大量生産することです。
真剣な推薦
CFSはドミニオンとエニだけでなく、 英国原子力庁と2022年にXNUMX年間の協力協定を締結した。.
CFS の研究活動は、米国エネルギー省の 2 つの活動、エネルギー高等研究計画局 (ARPA-E) と核融合エネルギー科学 (FES) からの助成金によって資金提供されました。
MIT の専門家も CFS に深く関わっています。
「TFMCの使命は安定した強さを示すことだったが、CSMCはスピードを示す必要があった。
このコイルは、設計図の段階から長く複雑なテスト プログラムに至るまで、何百人もの人の手によって作られました。この緊密なチームが示した創意工夫、忍耐、そして情熱は、彼らの努力から生まれたコイルと同じくらい印象的でした。」
MITの核融合炉主任研究者の一人、テッド・ゴルフィノポロス氏。
CFSの評価
コモンウェルス・フュージョン・システムズの磁石技術における成果は世界トップクラスです。トカマク型原子炉の核となる概念である安定した磁場閉じ込めは、核融合という謎を解く鍵となる可能性があります。
いずれにせよ、これは核融合用途だけでなく、非常に価値のある技術となるでしょう。
しかし、CFS の目標とタイムラインがどれだけ楽観的であるかを判断するのは時期尚早です。核融合は、期待されたほど安定せず、生産性も低いことが判明した有望なプロトタイプが数多く存在する分野です。
したがって、CFS の磁石の余分なパワーが、信頼性が高く収益性の高い核融合プラズマを生成するのに十分であるかどうかは不明です。
未解決の問題の一例として、プラズマ生成が順調に進んだとしても、原子炉内部のトリチウム生成ブランケットの生産性や耐久性が期待どおりに高くない可能性がある。原子炉を何十年も稼働させながら損傷させることなく、エネルギーを回収して電気に変換することも難しいかもしれない。
しかし、CFSとドミニオン・エナジーが示した自信は、核融合が大きく進歩していることを示しています。 AIはリアルタイムで新素材を開発したりプラズマを安定化したりできる、淡水化、宇宙探査、屋内農業などを大規模に展開できる無制限の安価なエネルギーが実現するまで、あと1～2年しかかからないかもしれません。
フュージョンカンパニー
現在、核融合を商業的に実現可能にすることに専念している企業は上場していない。これには以下が含まれる。 ヘリオン, 一般的な融合, 連邦融合, TEAテクノロジーズ, ZAPエネルギー、そしてNEO Fusion。
あなたは見つけることができます Dealroomの専用ページには、核融合分野のスタートアップ企業の広範なリストが掲載されています。.
それでも、エネルギー生産から宇宙推進へとコンセプトを転換し、核融合の分野で積極的に活動している上場企業が 1 社ある。ロッキード・マーティンだ。
ロッキードマーティンコーポレーション
ロッキードマーティンコーポレーション (LMT -1.83％)
非上場スタートアップがこの分野を独占している中で注目すべき例外は、上場企業である。 ロッキードマーティンコーポレーション防衛産業の巨人。
ロッキードは2010年代初頭から コンパクトフュージョン同社は2020年代までに完成すると予想していた核融合炉のプロジェクトを2021年に中止したと発表している。
同社は、最初の公表以来、このプロジェクトについて極めて慎重な姿勢を貫いてきた。今日に至るまで、同社がこのアイデアを断念した理由は不明である。
同時に、その概念を完全に放棄したわけではないようだ。 特に2024年には核融合エンジンを開発するスタートアップ企業ヘリシティに投資する予定だ。.
宇宙船を短時間の核融合バーストで推進するという構想です。ヘリシティは、ジェネラル・フュージョンと同じアプローチであるプラズマガンの使用を計画しています。ロッキード・マーティンの社内調査によると、この設計ではエネルギー生産と両立する形で核融合を維持できない可能性があります。
しかし同時に、宇宙での推進力として必要なのは短時間のバーストで十分であり、実際の製品化にかなり近づいているのかもしれない。また、同社の航空宇宙・防衛分野に重点を置く事業戦略にもより合致するだろう。
また、ご購読はいつでも停止することが可能です 2024年XNUMX月の専用レポートで、ロッキード社について、その主な武器製造活動を含めて詳しく知ることができます。.
