今週、米国エネルギー省が核融合エネルギー開発における「科学的な大きな進歩」を発表したことにより、メディアはほとんど疑問を呈さず、大騒ぎになった。
「これは画期的な成果だ」とエネルギー長官ジェニファー・グランホルムは宣言した。彼女の部署の プレスリリース 同教授は、カリフォルニアのローレンス・リバモア国立研究所での実験は「核融合の駆動に使用されたレーザーエネルギーよりも多くのエネルギーが核融合から生成され」、「クリーンな核融合エネルギーの見通しについて貴重な洞察を提供するだろう」と述べた。
「核融合技術は水爆の誕生以来存在している」とCBSニュースは述べた 記事 発表をカバーしています。 「核融合はエネルギー創造の聖杯と考えられてきました。」そして「フュージョンの瞬間がついに到来したようだ」とCBSの記事は述べた。
しかし、プリンストンプラズマ物理研究所の主任研究物理学者として25年間核融合エネルギーの研究開発に取り組んできたダニエル・ジャスビー博士は、2017年に次のような結論を下した。 記事 セクションに Atomic Scientists の会報、 核融合発電は「敬遠すべきもの」だ。
彼の記事の見出しは「核融合炉:彼らが取り締まられているものではない」だった。
「核融合炉は長い間『完璧な』エネルギー源としてもてはやされてきた」と彼は書いている。そして「人類は、核融合炉から出てくるエネルギー量が入ってくるエネルギー量を持続的に上回り、正味エネルギーを生み出す画期的な瞬間を達成する」ことに大きく近づいている。
「しかし、私たちが目標に近づくにつれ、核融合は本当に『完璧な』エネルギー源なのか?と問う時が来ました。」とジャスビー氏は続けた。プリンストンプラズマ物理研究所で 25 年間核融合実験に取り組んだ後、私は退職後、核融合事業をより冷静に見るようになりました。私は、核融合炉は完璧からは程遠く、ある意味ではその逆に近いと結論付けました。」
「膨大な密度と温度で通常の水素を使用する」太陽での核融合の「何が起こるか」とは異なり、地球では「中性子が豊富な同位体を燃やす核融合炉では、決して無害とは言えない副産物が生成される」と同氏は述べた。
地球上の核融合プロセスにおける重要な放射性物質は、水素の放射性変異体であるトリチウムでしょう。
したがって、「構造物への放射線被害、放射性物質による損傷」という「239つの残念な問題」が存在することになる。放射性廃棄物;生物学的遮蔽の必要性。そして兵器級プルトニウムXNUMXの生産の可能性――したがって、核融合支持者がそう思うように、核兵器拡散の脅威が軽減されるのではなく、増大することになる」とジャスビーは書いた。
「さらに、もし核融合炉が本当に実現可能であれば…トリチウムの放出、気の遠くなるような冷却剤の需要、そして高い運転コストなど、核分裂炉を悩ませている他の深刻な問題のいくつかをそれらは共有することになるでしょう。また、核融合装置に特有のさらなる欠点もあります。それは、自然界には存在しない燃料 (トリチウム) を使用するため、原子炉自体で補充する必要があることです。そして避けられないオンサイトの電力消費により、販売可能な電力が大幅に減少します。」
「トリチウムの主な発生源は核分裂原子炉です」と彼は続けた。トリチウムは従来の原子力発電所で廃棄物として生成されます。それらは原子の分裂、核分裂に基づいており、融合には原子の融合が含まれます。
「もし採用されれば、重水素・三重水素ベースの核融合は、自然に存在する燃料を利用したり、太陽放射、風力、降下水、地熱などの自然エネルギー供給を変換したりしない唯一の電源となるでしょう。独特なことに、核融合燃料のトリチウム成分は核融合炉自体で生成されなければなりません」とジャスビー氏は述べた。
核兵器の拡散について"核融合炉では、あらゆるエネルギーの中性子が飛び交う任意の場所に天然酸化ウランまたは劣化ウラン酸化物を置くだけで、プルトニウム 239 を公然または秘密裏に製造することが可能です。反応容器上で流れる核融合中性子の散乱によって生じる減速中性子の海は、反応容器の付属物を含む原子炉内部の隅々にまで浸透します。」
核融合炉の「核分裂炉に共通するさらなる欠点」については、「トリチウムは反応容器、粒子注入器、ポンプダクト、その他の付属品の表面に分散します。熱交換システムの腐食や原子炉の真空ダクトの破損により、放射性トリチウムが大気中や地域の水資源に放出される可能性があります。トリチウムは水素と交換してトリチウム水を生成しますが、これは生物学的に危険です。」
「さらに、冷却剤の需要と水の効率の悪さという問題もあります」と彼は続けた。 「核融合炉は、蒸気を生成する二次冷却ループのためだけでなく、極低温冷凍機やポンプなどの他の原子炉サブシステムから熱を除去するために、膨大な量の水資源を必要とする火力発電所です。実際、核融合炉は、化石であろうと原子力であろうと、あらゆる種類の火力発電所の中で最も水効率が低いことになります。世界のさまざまな地域で干ばつ状況が激化しており、多くの国が大型核融合炉を物理的に維持できなくなりました。」
「そして、上記のすべては、どの核融合炉も莫大な運転コストに直面することを意味します」と彼は書いた。
「核融合炉の運転には、保障措置の問題を監視するセキュリティ専門家や、放射性廃棄物を処分する専門作業員など、これまで核分裂プラントでの作業にのみ専門知識が必要とされていた人材が必要となります。極低温、トリチウム処理、プラズマ加熱装置、精緻な診断を含む核融合炉のより複雑なサブシステムを操作するには、追加の熟練職員が必要となる。米国の核分裂炉には通常、週 500 回のシフトで少なくとも 1,000 人の正社員が必要で、核融合炉には XNUMX 人近くの従業員が必要になります。対照的に、水力発電所、天然ガス燃焼プラント、風力タービン、太陽光発電所、その他の電源の運転に必要な人材はほんの一握りです」と彼は書いている。
「複数の経常経費には、磁気閉じ込め核融合炉の放射線損傷やプラズマ侵食された部品の交換、慣性閉じ込め核融合炉ごとに毎年数百万個の燃料カプセルを製造する費用が含まれます。そして、どのような種類の原子力発電所であっても、耐用年数を経た廃止措置と放射性廃棄物の定期的な処分に資金を割り当てなければなりません。」
「核融合炉の総運転コストが核分裂炉の総運転コストよりも低いということは考えられない。したがって、運転コストだけが必要な場所では、実行可能な核融合炉の資本コストはゼロに近くなければならない(または多額の補助金が提供されている)必要がある」の核分裂炉は、非原子力発電によって生成される電力コストと競争力がなく、原子力発電所の停止につながっています」とジャスビー氏は述べた。
「要約すると、核融合炉は、天然燃料(トリチウム)の供給不足と、大量かつ削減不可能な電気エネルギーの浪費という、いくつかの特有の問題に直面しています。これらの障害は、莫大な資本支出と、核分裂炉に共通するいくつかの追加の欠点と併せて、」核融合炉は、他のどのタイプの電気エネルギー発生装置よりも、建設と運転、あるいは経済的実用化に至るまでの要求がさらに厳しくなります。」
「核融合の厳しい現実は、『無制限でクリーンで安全で安価なエネルギー』という核融合支持者の主張を裏切るものだ。地球核融合エネルギーは、 ブースターによって称賛される理想的なエネルギー源です」とジャスビーは宣言した。
今年初め、核融合炉用のトリチウム燃料不足の問題が提起され、 科学、 アメリカ科学振興協会の出版物で、 記事 見出し: 「ガスがなくなった、トリチウム燃料が不足すると、核融合エネルギーはタンクが空になる可能性がある。」 30,000月のこの記事では、「希少な放射性同位体トリチウム…XNUMXグラムあたりXNUMX万ドルで、ダイヤモンドとほぼ同じくらい貴重だが、核融合研究者にとってはその代償を払う価値がある」と言及した。トリチウムがその兄弟の重水素と高温で結合すると、XNUMXつのガスは太陽のように燃えることができます。」
それから核融合炉の規制です。昨年の記事 MIT科学政策レビュー 「核融合エネルギーは、大量のクリーンエネルギーを生成できるエネルギー源として長い間もてはやされてきました…この約束にもかかわらず、核融合エネルギーは、科学的および技術的な課題が続いているため、60年間の研究開発にもかかわらず実現には至っていません。」商用核融合スタートアップへの多額の民間投資は、核融合技術の短期開発の見通しに対する新たな関心を示しています。しかし、核融合エネルギーの開発を成功させるには、公衆の安全と経済性を確保するための適切な規制の枠組みが必要となる。」
「リスクインフォームド規制には、確率論的安全分析からのリスク情報が組み込まれており、規制が活動の実際のリスクに適切であることを保証します」と同委員会は述べた。 記事。 「成熟した核分裂産業にリスクを考慮した枠組みを採用する利点にもかかわらず、第一世代の商用核融合技術のライセンス供与にリスクを考慮した規制を使用することは、核融合の経済的短期配備という目標に有害となる可能性がある。商業用フュージョン技術には、リスクを考慮した規制を迅速かつ効果的に活用するための運用および規制に関する経験ベースが不十分です。」
先週のフュージョンの発表についてメディアによる大々的な応援にもかかわらず、メディアには慎重なコメントもいくつかあった。アリアナ・スキーベル 政治家 書きました ピース 「核融合の現実性をチェックしてみよう」という見出し。彼女は、「この発見を、手頃な価格で核融合反応を送電網の電力に変えることができる機械に開発するには、科学的および工学的な困難なハードルがある」と述べた。つまり、フュージョンは完全に「いつかそうなるかもしれない」というカテゴリーに入るのです。」
「この画期的な進歩により、気候緊急事態への対処に迅速な進展がもたらされるという期待を和らげる理由がいくつかあります」とスキーベル氏は述べた。 「何よりもまず、気候科学者が警告しているように、この技術が温室効果ガス排出をゼロにする可能性があるようになるまで、世界は何十年も待つことはできません。」彼女は、ペンシルベニア大学の気候学者マイケル・マン氏のコメントを引用し、「米国が化石燃料への補助金を打ち切るという発表の方が、私はもっと興奮するだろう」と語った。
ヘンリー・ファウンテンの著書 ニューヨーク·タイムズ紙 オンラインコラム「クライメート・フォワード」 書いた 「世界はすぐに[炭素]排出量を大幅に削減する必要がある…したがって、たとえ核融合発電所が現実になったとしても、気候変動による短期的な悪化の影響を食い止めるのに間に合わない可能性が高い。多くの気候科学者や政策立案者は、これらの排出目標を達成するために、太陽光発電や風力発電など現在利用可能な再生可能エネルギー技術に焦点を当てた方がはるかに良いと言っています。」
「では、核融合が気候変動を迅速に解決できないとしても、世界のエネルギー需要に対するより長期的な解決策となる可能性はあるのでしょうか?」彼は続けた。 「おそらくですが、コストが問題になるかもしれません。実験が行われたリバモアの国立点火施設は、3.5億ドルをかけて建設されました。」
ローレンス リバモア国立研究所には核融合に関する長い歴史があります。ここは、核物理学者エドワード・テラーが所長となり、水爆が開発された場所である。実際、彼は長い間「水爆の父」と言われてきました。水爆は核融合を利用するのに対し、テラー氏がロスアラモス国立研究所で以前に研究していた原爆は核分裂を利用する。ロスアラモスでの原子爆弾の開発は、核分裂を利用した原子力発電所という核の派生をもたらしました。
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