【核融合とは】発電の仕組み：太陽、夢のエネルギー

はじめに

【核融合とは】発電の仕組み：太陽、夢のエネルギーについてまとめました。核融合とは、原子核同士が融合して、より重い原子核になる反応です。この反応では、原子核同士の結合エネルギーが放出されるため、大量のエネルギーを生成することができます。

目次

核融合とは

核融合とは、原子核同士が融合して、より重い原子核になる反応です。この反応では、原子核同士の結合エネルギーが放出されるため、大量のエネルギーを生成することができます。

核融合は、太陽や恒星がエネルギーを生成している仕組みです。太陽では、水素原子核が融合してヘリウム原子核になり、その際に放出されるエネルギーによって、太陽が輝いています。

核融合は、化石燃料に依存しないクリーンなエネルギー源として、地球温暖化対策やエネルギー安全保障に大きく貢献することが期待されています。

核融合反応を起こすためには、原子核同士を高速で衝突させる必要があります。そのため、核融合炉では、原子核を高温で加熱し、プラズマ状態にして融合反応を起こします。

プラズマとは、電気的に中性で、非常に高温でイオン化している気体です。核融合炉では、超伝導コイルによって発生する強力な磁場を用いて、プラズマを閉じ込め、核融合反応を安定的に起こすことを目指しています。

核融合炉の開発は、世界各国で進められています。欧州、日本、中国、ロシア、米国、韓国の6カ国が共同で建設・運営する国際熱核融合実験炉（ITER）は、2025年の初プラズマ注入を目指して進められています。

ITERの成功は、核融合エネルギーの実用化に向けた大きな一歩となります。

核融合発電の仕組み

核融合発電は、核融合反応によって発生する熱エネルギーを利用して発電する方法です。核融合反応とは、原子核同士が融合して、より重い原子核になる反応です。この反応では、原子核同士の結合エネルギーが放出されるため、大量のエネルギーを生成することができます。

核融合発電の基本的な仕組みは、以下のとおりです。

1. 水素とヘリウムなどの軽い元素を高温で加熱し、プラズマ状態にする。
2. プラズマを超伝導コイルによって発生する強力な磁場を用いて閉じ込める。
3. 閉じ込められたプラズマの中で、重水素と三重水素の核融合反応を起こす。
4. 核融合反応によって発生する熱エネルギーを利用して、水を蒸発させ、高温の水蒸気を発生させる。
5. 高温の水蒸気をタービンに当てて回転させ、発電機を駆動して電気を発生させる。

核融合発電のメリットは、以下のとおりです。

• 化石燃料に依存しないクリーンなエネルギー源である。
• 燃料が豊富で、枯渇の心配がない。
• 核分裂発電に比べて、放射性廃棄物の量が少ない。

核融合発電のデメリットは、以下のとおりです。

• 核融合反応を安定的に起こすための技術がまだ確立されていない。
• 核融合炉の建設コストが大きい。

核融合発電の実用化には、まだまだ多くの課題が残されていますが、地球温暖化対策やエネルギー安全保障の観点から、今後の技術開発が期待されています。

具体的には、以下の課題が挙げられます。

• 核融合反応を安定的に起こすための技術の開発
• 核融合炉の建設コストの削減
• プラズマを閉じ込める磁場の損失を抑える技術の開発

これらの課題を解決するために、世界各国で研究開発が進められています。

まとめ

核融合発電は、まだ、開発中ですが、実現するようになれば、安くて安全な夢のエネルギーになります。

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