中国は無限のクリーンエネルギーの実現に一歩近づく

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活気あふれる上海の街では、世界的に有名なライトショーで国の祝祭を祝い、高層ビルを鮮やかな色彩で照らします。

ここは、6Gインターネットや高度なAI、次世代ロボット工学など、世界のテクノロジーにおける次なるビッグトレンドを追求するために、科学者やエンジニアたちが昼夜を問わず働いている場所です。また、Energy Singularityという小さなスタートアップ企業が、核融合エネルギーという驚異的な技術の開発に取り組んでいるのもここです。

核融合エネルギーとは、核融合反応によって生成されるエネルギーです。これは、今日の原子力発電所や核兵器で使用されている核分裂反応とは逆の反応です。

太陽などの恒星のエネルギー源である核融合は、地球上で再現するのが困難です。いくつかの国が核融合に成功していますが、実用化に十分な期間維持することは依然として困難です。

中国はクリーンエネルギー源の習得に近づいている画像1 — 上海の夜景。写真：ニューヨーク・タイムズ

制御された核融合反応は、石炭、石油、ガスの燃焼よりも約400万倍、現在使用されている原子力発電の一種である核分裂よりも4倍のエネルギーを放出します。この10年間の気候変動対策には間に合わないかもしれませんが、将来の温暖化に対する解決策となる可能性があります。

中国政府はこのプロジェクトに資金を投入しており、米国エネルギー省核融合エネルギー科学局長のジャン・ポール・アラン氏によると、核融合に年間10億ドルから15億ドルを投資すると見積もっている。ちなみに、米国政府の年間支出は約8億ドルだ。

両国の民間企業は、依然として大きな技術的課題が残っているにもかかわらず、2030年代半ばまでに核融合発電を電力網に導入できると楽観視している。

「人工太陽」トカマク

核融合は、通常は反発し合う2つの原子核を圧縮して融合させる、非常に複雑なプロセスです。これを実現する方法の一つは、トカマク内の温度を太陽中心部の温度の10倍に相当する1億5000万度まで上昇させることです。

核融合すると、原子核は熱という形で大量のエネルギーを放出し、そのエネルギーを使ってタービンを回し、発電することができます。

上海に拠点を置くスタートアップ企業Energy Singularityは、3年という短期間で独自のトカマク原子炉を建設しました。これは、これまでに建設されたどの原子炉よりも速いペースです。トカマク原子炉は、非常に複雑な円筒形またはトロイダル型の原子炉で、水素を極めて高温に加熱し、核融合反応を起こすプラズマを生成します。

中国はクリーンで無尽蔵のエネルギー源の習得に近づいている（画像2） — 実験中、プラズマはエネルギーシンギュラリティのトカマク内に閉じ込められている。写真：エネルギーシンギュラリティ

Energy Singularity は 1 億 1,200 万ドルを超える民間投資を受けており、世界初の成果も達成しています。同社の現在のトカマクは、プラズマ実験に高度な磁石を使用する唯一のトカマクです。

高温超伝導体と呼ばれるこれらの磁石は、従来のトカマクで使用されていた銅製の磁石よりも強力であり、小型のトカマクでも大型のトカマクと同程度の核融合エネルギーを生成でき、プラズマをより効果的に閉じ込めることができます。

同社は、2027年までにその方法が商業的に実行可能であることを実証するために第2世代のトカマクを建設する計画であり、2035年までには電力網に電力を供給できる第3世代の装置が完成する予定であると述べた。

中国が研究に注ぎ込む資金により、トカマク構想は急速に進歩しています。合肥市にあるEASTトカマクは、太陽中心部の5倍にあたる7000万度でプラズマを17分以上安定的に維持することに成功しました。これは世界記録であり、驚異的な進歩です。

レーザー技術

中国がトカマク型原子炉で先行する一方、米国は別の技術、レーザーで優位に立っている。

2022年後半、カリフォルニア州ローレンス・リバモア国立研究所の科学者たちは、コショウの実ほどの大きさの燃料カプセルを収めた円筒に約200発のレーザーを照射しました。これは、核融合エネルギーを生成する世界初の実験成功例です。この過程で放出されたエネルギーは、カプセルの加熱に使用されたエネルギーを上回りました。