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イタリアの石油会社Eniは、SPARCと呼ばれる核融合発電実験で炭素ゼロのエネルギーを生み出す超電導磁石の開発で同研究所と協力しているMITのスピンアウト企業であるコモンウェルス・フュージョン・システムズに5,000万ドルを投資している。ジュリアン・ターナーがCEOのロバート・マムガードから事情を聞く。
マサチューセッツ工科大学 (MIT) の神聖なホールの奥深くで、エネルギー革命が起きています。数十年の進歩を経て、科学者たちは、核融合発電がついにその日を迎える準備が整い、無限で燃焼のないゼロカーボンエネルギーという聖杯が手の届くところにあるかもしれないと信じている。
イタリアのエネルギー大手Eniもこの楽観的な考えを共有しており、MITのプラズマ核融合科学センター（PSFC）および民間企業コモンウェルス・フュージョン・システムズ（CFS）との共同プロジェクトに5,000万ユーロ（6,200万ドル）を投資しており、核融合発電の送電網への早期導入を目指している。わずか15年以内に。
太陽や星に電力を供給するプロセスである核融合の制御は、長年の問題によって行き詰まっている。核融合は膨大な量のエネルギーを放出するが、核融合は地球の中心よりも熱い数百万度の極端な温度でしか実行できない。太陽、そしてどんな固体材料にとっても耐えられないほどの熱さ。
このような極端な条件下で核融合燃料を閉じ込めるという課題の結果、これまで核融合発電実験は赤字で実施され、核融合反応を維持するのに必要なエネルギーよりも少ないエネルギーしか生成できず、したがって、グリッド。
「核融合研究は過去数十年にわたって広範囲に研究されており、その結果、核融合発電に関する科学的理解と技術が進歩しました」とCFS CEOのロバート・マムガード氏は述べています。
「CFSは高磁場アプローチを使用して核融合を商業化しており、大規模な政府プログラムと同じ物理的アプローチを使用して、より小型の核融合装置を製造するための新しい高磁場磁石を開発しています。これを実現するために、CFS は新しい磁石の開発から始まる共同プロジェクトで MIT と緊密に連携しています。」
SPARC デバイスは、強力な磁場を使用して高温プラズマ (亜原子粒子のガス状スープ) を所定の位置に保持し、ドーナツ型の真空チャンバーのいかなる部分にも接触しないようにします。
「主な課題は、消費するよりも多くの電力を生み出すために、核融合が起こる条件でプラズマを生成することです」とマムガード氏は説明する。 「これはプラズマ物理学として知られる物理学のサブ分野に大きく依存しています。」
このコンパクトな実験は、10 秒のパルスで約 100MW の熱を生成するように設計されており、これは小さな都市で使用される電力と同じ量です。しかし、SPARCは実験であるため、核融合発電を電気に変えるシステムは組み込まれていない。
MIT の科学者らは、出力がプラズマの加熱に使用される電力の 2 倍以上になり、最終的に核融合によるプラスの正味エネルギーという究極の技術的マイルストーンを達成できると予想しています。
「核融合は、磁場を使って所定の位置に保持され絶縁されたプラズマの中で起こります」とマムガード氏は言う。 「これは概念的には磁気ボトルのようなものです。磁場の強さは、プラズマが融合状態に達できるようにプラズマを絶縁する磁気ボトルの能力に非常に強く関係しています。
「したがって、強力な磁石を作ることができれば、より少ない電力でより高温でより高密度になるプラズマを維持することができます。そして、より優れたプラズマを使用すると、デバイスを小型化し、構築および開発をより管理しやすくすることができます。
「高温超電導体を利用することで、非常に強い磁場を作るための新しいツールが得られ、より優れた、より小型の磁気ボトルを作ることができます。これにより核融合をより早く実現できると信じています。」
Mumgaard 氏は、既存の核融合実験で使用される磁場よりも 2 倍強い磁場を生成する可能性を備えた新世代の大口径超電導電磁石について言及しており、サイズあたりの出力を 10 倍以上増加させることができます。
イットリウム・バリウム・銅酸化物（YBCO）と呼ばれる化合物でコーティングされたスチールテープから作られた新しい超電導磁石により、SPARCはITERの約1/65の装置で核融合発電出力の約5分の1を生成できるようになります。音量。
YBCO 磁石は、純核融合エネルギー装置の構築に必要なサイズ、コスト、スケジュール、組織の複雑さを軽減することにより、核融合エネルギーに対する新しい学術的および商業的アプローチも可能にします。
「SPARCとITERはどちらもトカマクであり、数十年にわたるプラズマ物理学の開発における広範な基礎科学に基づいた特殊なタイプの磁気ボトルです」とマムガード氏は明言する。
「SPARCは、はるかに高い磁場を可能にする次世代の高温超伝導体（HTS）磁石を利用し、はるかに小さなサイズで目標の核融合性能を実現します。
「これが気候に関連したタイムスケールでの融合と経済的に魅力的な製品を達成するための重要な要素になると私たちは信じています。」
タイムスケールと商業的実現可能性という点では、SPARC は、1970 年代に始まった MIT での研究を含め、数十年にわたって研究され洗練されてきたトカマク設計の進化版です。
SPARC実験は、ほとんどの商用発電所に匹敵する約200MWの電力容量を備えた世界初の真の核融合発電施設への道を開くことを目的としている。
核融合発電に対する懐疑的な見方が広がっているにもかかわらず、Eni は核融合発電に多額の投資を行う世界初の石油会社になるという将来を見据えたビジョンを持っています。支持者たちは、この技術が潜在的に世界の増大するエネルギー需要のかなりの部分を満たし、同時にエネルギー需要を大幅に削減できると信じています。温室効果ガスの排出量。
新しい超電導磁石によって可能になる小規模化により、グリッド上の核融合エネルギーから電力へのより速く、より安価な経路が可能になる可能性があります。
Eniは、200MWの核融合炉の開発には2033年までに30億ドルの費用がかかると見積もっている。欧州、米国、中国、インド、日本、ロシア、韓国の協力によるITERプロジェクトは、初のスーパー炉という目標に向けて半分以上進んでいる。 -2025年までに加熱プラズマ試験、2035年までに最初のフルパワー核融合を予定しており、予算は約200億ユーロである。 SPARC と同様に、ITER は電気を生成しないように設計されています。
では、米国の送電網がモノリシックな 2GW ～ 3GW の石炭火力発電所や核分裂発電所から 100MW ～ 500MW の範囲の発電所に移行しつつある中で、核融合発電は厳しい市場で競争できるのでしょうか?もし競争できるとしたら、いつになるのでしょうか?
「やるべき研究はまだありますが、課題はわかっており、新たなイノベーションが物事を加速する方向を示しています。CFS のような新しいプレーヤーが問題に商業的な焦点を当てており、基礎科学は成熟しています」とマムガード氏は述べています。
「私たちは、多くの人が考えているよりも核融合が近づいていると信じています。乞うご期待。" jQuery( document ).ready(function() { /* 企業カルーセル */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true、infinite: true、speed: 300、lazyLoad: 'ondemand'、slidesToShow: 1、 slidesToScroll: 1、adaptiveHeight: true });
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投稿日時: 2019 年 12 月 18 日