じじぃの「科学夜話・いま知っておきたい核融合実用化の決め手は?ニューズウィーク日本版」

ITER: Flying over... and through

日米EUなど世界各国が関わる国際熱核融合実験炉「ITER
動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=NYe4bQ6p6QQ&t=41s

ニューズウィーク日本版』

2023年2月21日号

   

MITの最新研究 小型核融合


小型核融合炉は「動く可能性が高い」とMITの最新研究が示唆

02 10月 2020 axion
マサチューセッツ工科大学の研究者と分社のコモンウェルスフュージョン・システムズ社が開発を進めているスパーク(Sparc)と呼ばれる原子炉の建設は、来春に開始され、3~4年かかるという。
建設に続いてテストが行われ、成功すれば、核融合エネルギーを利用して発電できる発電所が今後10年以内に建設されるという。
https://www.axion.zone/new-mit-designed-fusion-experiment/

ニューズウィーク日本版』2023年2月21日号

特集:いま知っておきたい核融合 より

実用化の最後の決め手はAIと機械学習

安定的な核融合反応に欠かせないプラズマの追跡などにAI技術が貢献している

最新の核融合研究で、人工知能(AI)の活用が進んでいる。核融合炉内部のプラズマの「塊」を機械学習で見つけて追跡することで、プラズマの動きを正確に捕捉し、核融合の実用化に役立てようというのだ。

核融合反応は原子核同士が融合することで大きなエネルギーを生む仕組みだが、巨大な熱と圧力を加えた環境が必要で、膨大な電力を消費する。科学者たちは、消費した分を上回るエネルギーを発生させることに、まだ本当の意味では成功していない。

世界的に主流の核融合炉は、ドーナツの形をしたトカマク型だ。炉の内部に強い磁気によって超高密度・超高温のプラズマを閉じ込める方式で、このプラズマが核融合を引き起こす環境をつくる役割を担う。

プラズマは、乱流(不規則な運動)を起こす「塊」を炉の内縁部に形作る傾向がある。この塊は、プラズマの熱と粒子と炉が互いにどう作用するかを決める。従って、その形成と動きを追跡することは核融合研究にとって非常に重要だ。

裏を返せば、塊の情報が分かれば、トカマク炉をどう制御すればいいかも、おのずと見えてくる。炉の安全を守り、安定して高温の状態を維持するためには、塊は内壁から遠ざけておく必要がある。

「プラズマの塊は、炉内のプラズマ発生の中心部から遠い場所、つまりプラズマと内壁との激しい相互作用を抑える必要がある場所に、大量の粒子と熱を運ぶことがある」と、スイス連邦工科大学ローザンヌ校のクリスチャン・タイラー准教授(プラズマ物理学)は本誌に語った。「このプロセスをよりよく定量化し、炉内の状況を推定することは重要な課題だ」

研究を加速させる大きなカギ

しかしプラズマの塊は1秒間に何千個も発生するため、一つ一つ追跡することは人の力では不可能だ。これまで科学者は、平均値を使ってこの課題に対処しようとしてきた。

今回、マサチューセッツ工科大学(MIT)などのプラズマ物理学者の研究チームはトカマク炉の反応映像を分析し、個々の塊を追跡して分析する機械学習モデルを開発した。これにより、平均化する手法よりもはるかに詳細なデータが得られるようになった。モデルでは場合によっては80%以上の確率で、塊を正しく識別するとこができたという。

タイラーらの共著によるこの研究の論文は、昨年10月28日に英科学誌サイエンティフィック・リポーツに掲載された。論文の共著者の1人でMITプラズマ科学・核融合センターのハン・ウンヒは本誌に対し、「核融合研究は、多くの分野の技術を必要とする複雑で学際的なプロジェクトだ」と語った。

「最近では、トカマク炉におけるプラズマ崩壊の予測や、スペクトル分析とトモグラフィー(断層撮影法)を用いたプラズマ診断、私たちが行った乱流追跡など、核融合研究の重要なトピックで機械学習とAIが重要な役割を担うようになってきた」と、ハンは言う。

機械学習とAIは、SPARC(スパーク)やITER(イーター)などの大型トカマク炉の研究において積極的に導入されており、核融合研究全般を加速させるだろう」

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どうでもいい、じじぃの日記。

2月21日号『ニューズウィーク日本版』に「特集:いま知っておきたい核融合」が載っていた。

米国で歴史的な「核融合のブレークスルー」が達成されたというが、実際どういうことなのか?

米国のローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)の国立点火施設(NIF)で、核融合エネルギー実験が純増を達成したことを初めて確認した。これは、開始するのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーを放出することを意味し、制御された方法で核融合エネルギーを生成するための物理的基礎を実証している。

核融合爆弾の場合は、実際には核分裂核融合により作動する。
一般的な2段階核兵器では、まず、核分裂性物質を爆発させて、水素同位体である重水素(D)三重水素(T)などの核融合燃料を圧縮し、数千万度まで加熱する。第2段階では、太陽における場合と同様に、核連鎖反応によって水素原子がより重いヘリウム原子と融合する。この過程で膨大な量のエネルギーが放出される。

今回の核融合実験では各融合燃料に大出力レーザーを使った実験で、核融合のために投入したエネルギー量の1.5倍の出力が得られたと発表した。

レーザーによる核融合実験で、エネルギーが投入量を上回ったのは初めてで「核融合のブレークスルー」としている。
今後の課題は、高エネルギー粒子を1秒に何度も照射できるレーザーを開発する必要があることという。
   
去年12月、テレビ東京 「ウソかホントかわからない やりすぎ都市伝説SP 2022冬」を観た。
Mr.都市伝説 関暁夫が語る。
これまで世界を大きく変えるきっかけとなった発明品は、産業革命のきっかけとなった「蒸気機関」、そして人間が人工の太陽を手にすることになった「核」だ。
そして21世紀にこれから新たな発明品として考えられているのが「反重力装置」。
ビッグバンは反重力と反重力がぶつかり合って、巨大なエネルギー(相転移)が生まれた。
人工の太陽を手に入れることは、人間がビッグバンを手にするのと同じこと。
2026年には新世界秩序(ニューワールドオーダー)がやってくる。
信じるか信じないかはあなた次第です!