磁気閉じ込め核融合プラズマにおける水素化ホウ素核融合の初観測

ネイチャー コミュニケーションズ誌で公表された最新の研究によると、クリーンで豊富な先進的水素化ホウ素燃料を核融合エネルギーに利用する可能性があるとのこと

フットヒルランチ（カリフォルニア州）, 2023年3月2日 /PRNewswire/ -- 世界各地で核融合開発者が核融合エネルギーの商用化を競う中、TAE Technologiesは、豊富で環境に配慮した燃料である水素化ホウ素（別名p-B¹¹またはp¹¹B）による最もクリーンでコスト効率の高い電力供給方法を他社に先駆けて追及しています。本日、同社は日本の核融合科学研究所（NIFS）と共同で、世界で初めて磁場閉じ込め核融合プラズマでの水素化ホウ素核融合実験という画期的な研究成果を発表しました。

The team in NIFS’ Large Helical Device (LHD) Control Room

ネイチャー コミュニケーションズ誌に掲載された査読付き論文（「First measurements of p¹¹B fusion in a magnetically confined plasma」）では、NIFSの大型ヘリカル装置（LHD）の実験による水素化ホウ素の核融合反応の結果を説明しています。本論文では、LHDプラズマ中での水素化ホウ素融合に必要な条件を実現するための実験作業と、アルファ粒子として知られるヘリウム原子核などの水素化ホウ素反応の生成物を測定するためのTAEの検出器の開発について述べています。この発見は、長年にわたる国際的な核融合共同研究を反映しており、最もクリーンで、最もコスト競争力があり、最も持続可能な核融合用燃料サイクルである水素化ホウ素を用いた商業用核融合発電を開発するというTAEの使命における画期的な出来事です。

「この実験は、研究対象となる豊富なデータを提供し、水素化ホウ素が実用規模の核融合発電に適していることを示しています。我々は、目の前にある物理的な課題を解決し、この非放射性の豊富な燃料に依存する炭素を含まないエネルギーの変革的な新しい形態を世界に提供できることを理解しています。」 とTAE TechnologiesのCEOであるMichl Binderbauer氏は述べました。

TAEは、民間商業核融合エネルギー企業としては世界で最大規模のリーディングカンパニーであり、今回の成果は、水素化ホウ素核融合開発への極めて重要な一歩となります。平たく言えば、同社は最終的には副産物として3つのアルファ粒子としても知られるヘリウムだけでクリーンな電気を生成する核融合発電所の実現に一歩近づいているということです。この3つのアルファ粒子は水素化ホウ素核融合エネルギーの特徴であり、TAEの創業者たちはこれに触発され、会社名をTri Alpha Energy（現TAE Technologies）にしました。

核融合科学の先駆者たち

現在、世界中で30以上のグループが核融合エネルギーの開発を進めており、その取り組み方は、原子炉の構造様式から、将来の原子炉が依存する燃料の種類まで、非常に多様なものとなっています。同社は1998年の設立以来、国立研究所規模の装置を5台製造し、14万回以上の核融合プラズマの生成と閉じ込めに成功しています。現在、TAEはさらに2台のマシン、コペルニクスとダ・ヴィンチを製造・設計しており、これらはそれぞれネットエネルギーを実証し、電力網に電力を供給することができるようになる予定です。 

正味のエネルギーを生み出す核融合炉を発明することと、それを信頼性の高い電力供給源として供給することは別の話です。水素化ホウ素を燃料サイクルとして追求することを選択したことで、TAEは核融合エネルギーの日常的な商業利用における実際のニーズを予見しているのです。世界の核融合は、水素同位体である重水素-三重水素（D-T）を組み合わせて燃料としており、核融合コンセプトで一般的に用いられるドーナツ型のトカマク装置は、D-T燃料の利用に限定されています。これらの取り組みとは異なり、TAEのコンパクトな線形設計は、先進的な加速器ビーム駆動の電界反転配置（FRC）を採用しており、汎用性が高く、p-B¹¹、D-T、重水素-ヘリウム3（D-He³またはD³He）など、利用できるすべての核融合燃料サイクルを収容することが可能です。このメリットにより、TAEは、2030年代に最初の水素化ホウ素融合発電所を送電網に接続するという最終的なゴールに向けて、独自にその技術のライセンスを取得することができるようになります。FRCにより、TAEは、トカマクと比較して最大100倍の電力出力を得ることができる、より効率的な磁気閉じ込め方法を利用する可能性のあるコンパクトなフットプリントを有する、モジュール式で維持が容易な設計を進めています。

TAEの同僚がNIFSにて指摘するように、水素化ホウ素は「よりクリーンな核融合炉の概念を可能にする。この成果は、高度な核融合燃料を用いた核融合炉の実現に向けた大きな第一歩である」ため、高度な核融合燃料と考えられています。

ネイチャー コミュニケーションズ誌に掲載された論文では次のように述べられています。「核融合炉の炉心を製造する上での課題は、D-Tよりもp11Bの方が大きいですが、原子炉の工学ははるかにシンプルでしょう。...簡単に言うと、p11Bによる核融合への道は、下流の工学的課題と現在の物理学的課題を交換するものなのです。そして物理学的課題は克服できます。」

水素化ホウ素アプローチは、TAEの技術共同創設者であるNorman Rostoker博士の「目的を念頭に置く」という哲学から生まれた、商業的な核融合エネルギーに対するTAEの中核的なビジョンの一部です。このように、真にクリーンで豊かな、コスト競争力のあるエネルギーを目指すというビジョンが、TAEを、成長著しい核融合企業とは一線を画す存在にしているのです。この反応は正味のエネルギーを生成しませんでしたが、非中性子融合の実行可能性と水素化ホウ素への依存を示しました。

TAEは、次の研究炉であるコペルニクスで、10年半ば頃にネットエネルギーの実証を行う予定です。

学問と共同研究の伝統

TAEは2021年にNIFSとの提携を発表し、日本の土岐市にある大学共同利用機関の研究者たちとチームを組んでいます。この3年間の共同研究プロジェクトは、米国と日本の核融合研究者が長年にわたって協力し、無中性子核融合を探求してきたことから生まれました。

TAE Technologiesについて

TAE Technologies（T-A-Eと発音）は、最もクリーンな環境プロファイルを持つ商用核融合発電を開発するために1998年に設立されました。同社の革新的な取り組みは、豊富なクリーンエネルギーを送電網に供給するための、最も速く、最も実用的で、経済的に競争力のあるソリューションと言えます。世界中で1,800件以上の特許を申請し、1,100件以上の特許を取得、12億ドルの民間資本を調達、5世代にわたって国立研究所レベルの装置を製造し、さらに2つの装置を開発中、500人以上の従業員からなる経験豊かなチームとともに、TAEは現在、この地球を数千年にわたって維持することができる変革的エネルギー源の提供を実現しようとしているのです。

同社の革新的な技術は、電力管理、エネルギー貯蔵、電気モビリティ、急速充電、ライフサイエンスなどの大規模な隣接市場において、商業的イノベーションの強固なポートフォリオを生み出しています。TAEは、カリフォルニア州に本社を置き、英国とスイスに海外拠点を置いています。学際的かつミッション指向のTAEは、独自の科学技術を活用して明るい未来を創造しています。

写真、研究内容のコピー、その他の資産については、こちらのリンクをご参照ください。

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Photo - https://mma.prnasia.com/media2/2012311/TAE_Technologies_1.jpg