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ITERのホームページ見ると、ITERがあって次が原型炉(発電実証プラント)、となっているけど、実際に発電が行われるのは原型炉の次ということでいいんだよね?
ITERって、2001年に設計が完了して2019年に初プラズマ達成、2027年にD-T運転開始と非常にスローペースな足並みに見えるんだけど。 原型炉も同じようなペースだとして、2050年ぐらいに商用一号機の建設開始?何でこんな遅いの?
国際プロジェクトで調整が大変とか建設に時間がとか色々あるんだろうけどさ、だったら今のうちから原型炉の設計や用地確保に入っとくとか、やりようもあるんじゃないの? (もちろん、ITERの成果によっては設計に変更も入るだろうが、それにしたってある程度方向は見えているんだよね?) どうにも真面目に実用化を目指しているように見えないんだけど。
# ってここに書いても答えが得られるわけではないだろうが。
>何でこんな遅いの?
実は、核融合発電がものになるのかどうかは全くと言っていいほどわかっていません。高温・高密度のプラズマを作って核融合反応を起こすというところまで、そして一部の施設で投入したエネルギー(電力)とほぼ同程度の核融合による出力(熱)を得るところまではいっていますが、そこまでです。無理に火力発電で例えて言えば、「やかんから出る蒸気でかざぐるまが回ることは確認できた。でっかいボイラーと発電機をつなげば実用的な発電ができるかもしれない」とかそういうレベルです。
実用的な発電を実現するには、
・さらに高温・高密度のプラズマの実現・それを磁場で十分長時間閉じ込める・何らかの手段でエネルギーを取り出す
という点をクリアーしなくてはならないうえに、さらに
・発生する中性子等による炉壁材の耐久性の確保
といった長期間運用するうえでの問題点も何とかしなくてはいけません。核融合関係の人たちと話していても、正直なところ、2050年ごろに原型炉がまともに動いていれば御の字、という雰囲気です。
もちろんだれかが画期的なプラズマ制御技術を開発すれば一気に進展する可能性もありますが、逆に「どう頑張っても高エネルギープラズマをコンパクトに閉じ込めることはできなかった」となって終わる可能性もあります。
無理に火力発電で例えて言えば、「やかんから出る蒸気でかざぐるまが回ることは確認できた。でっかいボイラーと発電機をつなげば実用的な発電ができるかもしれない」とかそういうレベルです。
いやあ, そこまではいかない. せいぜい木を擦り合わせたり火打石を叩いて種火が出来たってレベルでしょう. しかも, 燃えやすい火口に火をつけるのがせいぜいで, 薪とか石炭には火を移せない状態.
この先, 継続的に燃料を供給して連続的に核融合を継続させるとか, 核融合反応で出来たエネルギを取り出すとかには現状のトカマク型は不利で, 非慣性方式だとヘリカル型とか(タンデム)ミラー型とかの方が筋はいいんだけど, こちらはまだまだ初期段階. また, 現在の燃料は自己点火条件の一番ゆるいD-T反応を使っているけど, Tが原子炉などを使って生成しないといけないうえに, 反応の結果として高速中性子を出すためエネルギ利用・変換効率も悪くなるうえに炉壁の放射化・中性子脆化の問題があるので実用化には難しい. 実用的にはD-He3反応を使うのがいいけど, これはD-T反応に比べて一桁ぐらい条件が厳しいし, He3資源が近場でも月面ぐらいにしかないので月面工場でも出来ないと大量には確保できない.(継ぎでD-D反応を使うという手も考えられますが)
なので, よっぽど画期的な技術が出ないと, 今世紀中に実用の芽が出るところまでたどりつけないんじゃないかと.
SteppingWindさんのコメントはさすがに誤りが多いので訂正しますね。
>>燃料を供給して連続的に核融合を継続させるとか... トカマク型は不利で、非慣性方式だとヘリカルとか(タンデム)ミラー型のほうが筋がいい
燃料供給における一連の技術(ガスパフ、中性ビーム入射、ペレット入射)はトカマク型での実験が先行しており、ヘリカルが特に有利ということはない。ミラー方式は原理上イオンの逃げる角度が存在するので、現在は発電炉としての応用はほとんど考えられておらず、燃料の投入云々以前の問題。ちなみにミラー方式の方が歴史は長いです。
>>核融合反応でできたエネルギを取り出すとかには現状のトカマク型は不利で...
エネルギーの取り出し方式は現状、トカマク、ヘリカル、ついでに慣性でも同じ手法(炉壁(ブランケット)で中性子を減速、熱に変換)で、加熱装置やコイルのない慣性核融合炉が被覆面積の関係で有利だと言われますが、ヘリカルとトカマクなら大きな違いはないでしょう。
>>D-T反応を使っているけど... 反応の結果として高速中性子を出すため、エネルギ利用・変換効率も悪くなる
核融合反応による生成物がヘリウム原子核や陽子、ガンマ線である場合に比べると、炉としてのエネルギー取り出しには中性子の方が有利。これは電荷がなく、閉じ込め磁場の影響を受けず、透過性の高い中性子なら炉壁の内部もブランケットとして使えるためで、電荷があり、磁場で閉じ込められる粒子からエネルギーを取り出す現実的な手法はまだ提案されていないのが現状。
(ところで、D-He3反応の支持者がネットではすごく多いのはなぜなんでしょうね?なにか発信源があるんでしょうか?)
炉内でのT生成の難易度や、炉材料への中性子の影響の問題が大きいのはそのとおりです。プラズマがどれだけうまく閉じ込められても経済的に成り立たないなら意味がありません。実現のためのハードルとしてはプラズマ閉じ込めと並んで大きな問題かもしれません。
ちなみに、核融合研究では、1. 投入電力を上回る熱出力が得られるであろう温度、密度のプラズマ(ただし、使用ガスはDTではなく、商用レベルには20倍程度の効率化が必要)の1分以上の保持(JT-60U)2. 温度や密度は劣るプラズマながら数時間のプラズマ保持(TRIAM-1M)3. DTガスを用いたプラズマ生成と保持、それによる核融合反応の確認(JETなど)などの成果がすでに出ており、iterやその次のDEMO炉では「商用レベルのプラズマを数カ月程度定常に保持し続ける」ことを目指した研究が行われる予定です。そんなわけで、種火ができたレベルよりはもう少し進んでるんじゃないでしょうかね。まぁ、この手の比喩に妥当性を問うのもなんですし、そもそも、元の比喩で言うなら核融合で風車を回したことは一度もないわけだったりしますが。
一般人が思っているより、道はずっと厳しそうですね。スパコンで効率的なプラズマ制御技術を開発できないものなんですかね〜
水素吸蔵合金にちゅ〜っと吸収させて、ダイヤモンドアンビルセルでぎゅ〜っと圧縮しつつ、レーザーでパーンと打てば、エネルギーがポーンととれればいいんだけどね。常温核融合の話とんと聞かなくなったね。
慣性核融合は、核融合エネルギー目当ては当分無理でも、放射性廃棄物に慣性核融合で発生した高速中性子を当ててエネルギーを取り出し、同時に放射能処理も出来るという一石二鳥法が有望とか聞いたな。まあ、燃料となる放射性廃棄物を作るために原発が必要なんだけどね。高速中性子を当てればU238も核分裂するから、ウラン資源は何百倍になるかな?
詳しそうなのでちょっと聞きたいのですけど核融合発電と超遠距離無線送電システムとどちらが先に実用化しそうなんでしょうか?
比較するほどのものでもないだろ。効率を無視するなら超遠距離無線送電システムは既に実現できている。効率を無視しても、エネルギー収支がマイナスになるので核融合発電は実現できてない。
だったら核融合発電を研究するより宇宙に太陽光発電プラントでも作ってそこから電気を引っ張ってくることを研究したほうが早いのでしょうか。
実現できるかどうかで言えば、宇宙での発電に技術面での問題はありません。(難点はあるけれども)現時点の技術で可能です。宇宙発送電の最大の難点はコストです。打ち上げに膨大な費用がかかります。今出張中で手元に資料が無いのですが、日本のすべての電力を賄おうとした場合、それこそ数百兆円とかそれ以上の規模の費用が必要だったはず。衛星の維持費(軌道の修正で推進剤を消耗するので、定期的に代替機を打ち上げる必要あり。また太陽電池も数十年単位では劣化すると予想されているの以下同)も結構かかります。例えば寿命が20年なら、総打ち上げ費と同じぐらいの額が2
純粋水爆 [wikipedia.org]等の核融合関連技術が急ピッチで開発されるかもしれないのでそうなれば案外早く実用化するかもしれません
#ただ、大戦後に文明が維持していたらの話しですが・・・
技術的課題だらけの状況ですから、まだ次を具体的に考える段階ではないのでは。プラズマの連続維持化や物質の放射化対策など、実用化に向けての目処が立ってないわけで。
iterの建設期間が長いのは、この規模のトカマクがまだ世界に存在せず、簡単そうなものでさえ専用の研究開発が必要だから、というのが大きいです。(もちろん国際協力だから、というのも大きいですが)ただ、そもそもノウハウの蓄積された現行の原子炉の建設だって数年から10年程度はかかるので、極端に遅いとも言えないでしょう。原型炉の場合必要な技術のかなりの部分がiterの技術と地続きになるはずなので、そういう意味ではより短い期間で建設できると思います。とはいえ、ざっくり10年はかかるでしょうね。
ちなみに、原型炉についてはiterのような規模の国際協力による建設を行う予定は今のところありません(EUは協力してやるようですが)。そんなわけでiterのホームページには無いですが、各国はすでに原型炉の概念設計を進めていていて、原型炉の建設はiterにオーバーラップしてすすめる予定です(あくまで予定ですけね)。”核融合 ロードマップ”とかでググると電中研の人の資料とかが結構出てきますよ。
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「毎々お世話になっております。仕様書を頂きたく。」「拝承」 -- ある会社の日常
何時ごろ実用化するの? (スコア:0)
ITERのホームページ見ると、ITERがあって次が原型炉(発電実証プラント)、となっているけど、実際に発電が行われるのは原型炉の次ということでいいんだよね?
ITERって、2001年に設計が完了して2019年に初プラズマ達成、2027年にD-T運転開始と非常にスローペースな足並みに見えるんだけど。
原型炉も同じようなペースだとして、2050年ぐらいに商用一号機の建設開始?何でこんな遅いの?
国際プロジェクトで調整が大変とか建設に時間がとか色々あるんだろうけどさ、だったら今のうちから原型炉の設計や用地確保に入っとくとか、やりようもあるんじゃないの?
(もちろん、ITERの成果によっては設計に変更も入るだろうが、それにしたってある程度方向は見えているんだよね?)
どうにも真面目に実用化を目指しているように見えないんだけど。
# ってここに書いても答えが得られるわけではないだろうが。
Re:何時ごろ実用化するの? (スコア:5, 参考になる)
>何でこんな遅いの?
実は、核融合発電がものになるのかどうかは全くと言っていいほどわかっていません。
高温・高密度のプラズマを作って核融合反応を起こすというところまで、そして一部の施設で投入したエネルギー(電力)とほぼ同程度の核融合による出力(熱)を得るところまではいっていますが、そこまでです。
無理に火力発電で例えて言えば、「やかんから出る蒸気でかざぐるまが回ることは確認できた。でっかいボイラーと発電機をつなげば実用的な発電ができるかもしれない」とかそういうレベルです。
実用的な発電を実現するには、
・さらに高温・高密度のプラズマの実現
・それを磁場で十分長時間閉じ込める
・何らかの手段でエネルギーを取り出す
という点をクリアーしなくてはならないうえに、さらに
・発生する中性子等による炉壁材の耐久性の確保
といった長期間運用するうえでの問題点も何とかしなくてはいけません。
核融合関係の人たちと話していても、正直なところ、2050年ごろに原型炉がまともに動いていれば御の字、という雰囲気です。
もちろんだれかが画期的なプラズマ制御技術を開発すれば一気に進展する可能性もありますが、逆に「どう頑張っても高エネルギープラズマをコンパクトに閉じ込めることはできなかった」となって終わる可能性もあります。
Re:何時ごろ実用化するの? (スコア:3, 参考になる)
いやあ, そこまではいかない. せいぜい木を擦り合わせたり火打石を叩いて種火が出来たってレベルでしょう. しかも, 燃えやすい火口に火をつけるのがせいぜいで, 薪とか石炭には火を移せない状態.
この先, 継続的に燃料を供給して連続的に核融合を継続させるとか, 核融合反応で出来たエネルギを取り出すとかには現状のトカマク型は不利で, 非慣性方式だとヘリカル型とか(タンデム)ミラー型とかの方が筋はいいんだけど, こちらはまだまだ初期段階. また, 現在の燃料は自己点火条件の一番ゆるいD-T反応を使っているけど, Tが原子炉などを使って生成しないといけないうえに, 反応の結果として高速中性子を出すためエネルギ利用・変換効率も悪くなるうえに炉壁の放射化・中性子脆化の問題があるので実用化には難しい. 実用的にはD-He3反応を使うのがいいけど, これはD-T反応に比べて一桁ぐらい条件が厳しいし, He3資源が近場でも月面ぐらいにしかないので月面工場でも出来ないと大量には確保できない.(継ぎでD-D反応を使うという手も考えられますが)
なので, よっぽど画期的な技術が出ないと, 今世紀中に実用の芽が出るところまでたどりつけないんじゃないかと.
Re:何時ごろ実用化するの? (スコア:1)
SteppingWindさんのコメントはさすがに誤りが多いので訂正しますね。
>>燃料を供給して連続的に核融合を継続させるとか... トカマク型は不利で、非慣性方式だとヘリカルとか(タンデム)ミラー型のほうが筋がいい
燃料供給における一連の技術(ガスパフ、中性ビーム入射、ペレット入射)はトカマク型での実験が先行しており、ヘリカルが特に有利ということはない。
ミラー方式は原理上イオンの逃げる角度が存在するので、現在は発電炉としての応用はほとんど考えられておらず、燃料の投入云々以前の問題。ちなみにミラー方式の方が歴史は長いです。
>>核融合反応でできたエネルギを取り出すとかには現状のトカマク型は不利で...
エネルギーの取り出し方式は現状、トカマク、ヘリカル、ついでに慣性でも同じ手法(炉壁(ブランケット)で中性子を減速、熱に変換)で、加熱装置やコイルのない慣性核融合炉が被覆面積の関係で有利だと言われますが、ヘリカルとトカマクなら大きな違いはないでしょう。
>>D-T反応を使っているけど... 反応の結果として高速中性子を出すため、エネルギ利用・変換効率も悪くなる
核融合反応による生成物がヘリウム原子核や陽子、ガンマ線である場合に比べると、炉としてのエネルギー取り出しには中性子の方が有利。これは電荷がなく、閉じ込め磁場の影響を受けず、透過性の高い中性子なら炉壁の内部もブランケットとして使えるためで、電荷があり、磁場で閉じ込められる粒子からエネルギーを取り出す現実的な手法はまだ提案されていないのが現状。
(ところで、D-He3反応の支持者がネットではすごく多いのはなぜなんでしょうね?なにか発信源があるんでしょうか?)
炉内でのT生成の難易度や、炉材料への中性子の影響の問題が大きいのはそのとおりです。プラズマがどれだけうまく閉じ込められても経済的に成り立たないなら意味がありません。実現のためのハードルとしてはプラズマ閉じ込めと並んで大きな問題かもしれません。
ちなみに、核融合研究では、
1. 投入電力を上回る熱出力が得られるであろう温度、密度のプラズマ(ただし、使用ガスはDTではなく、商用レベルには20倍程度の効率化が必要)の1分以上の保持(JT-60U)
2. 温度や密度は劣るプラズマながら数時間のプラズマ保持(TRIAM-1M)
3. DTガスを用いたプラズマ生成と保持、それによる核融合反応の確認(JETなど)
などの成果がすでに出ており、iterやその次のDEMO炉では「商用レベルのプラズマを数カ月程度定常に保持し続ける」ことを目指した研究が行われる予定です。
そんなわけで、種火ができたレベルよりはもう少し進んでるんじゃないでしょうかね。まぁ、この手の比喩に妥当性を問うのもなんですし、そもそも、元の比喩で言うなら核融合で風車を回したことは一度もないわけだったりしますが。
Re: (スコア:0)
一般人が思っているより、道はずっと厳しそうですね。
スパコンで効率的なプラズマ制御技術を開発できないものなんですかね〜
Re: (スコア:0)
水素吸蔵合金にちゅ〜っと吸収させて、ダイヤモンドアンビルセルでぎゅ〜っと圧縮しつつ、
レーザーでパーンと打てば、エネルギーがポーンととれればいいんだけどね。
常温核融合の話とんと聞かなくなったね。
Re:何時ごろ実用化するの? (スコア:1)
慣性核融合は、核融合エネルギー目当ては当分無理でも、放射性廃棄物に慣性核融合で発生した高速中性子を当ててエネルギーを取り出し、同時に放射能処理も出来るという一石二鳥法が有望とか聞いたな。
まあ、燃料となる放射性廃棄物を作るために原発が必要なんだけどね。
高速中性子を当てればU238も核分裂するから、ウラン資源は何百倍になるかな?
the.ACount
Re: (スコア:0)
詳しそうなのでちょっと聞きたいのですけど核融合発電と超遠距離無線送電システムとどちらが先に実用化しそうなんでしょうか?
Re:何時ごろ実用化するの? (スコア:1)
比較するほどのものでもないだろ。
効率を無視するなら超遠距離無線送電システムは既に実現できている。効率を無視しても、エネルギー収支がマイナスになるので核融合発電は実現できてない。
Re: (スコア:0)
だったら核融合発電を研究するより宇宙に太陽光発電プラントでも作ってそこから電気を引っ張ってくることを研究したほうが早いのでしょうか。
Re: (スコア:0)
実現できるかどうかで言えば、宇宙での発電に技術面での問題はありません。(難点はあるけれども)現時点の技術で可能です。
宇宙発送電の最大の難点はコストです。打ち上げに膨大な費用がかかります。
今出張中で手元に資料が無いのですが、日本のすべての電力を賄おうとした場合、それこそ数百兆円とかそれ以上の規模の費用が必要だったはず。衛星の維持費(軌道の修正で推進剤を消耗するので、定期的に代替機を打ち上げる必要あり。また太陽電池も数十年単位では劣化すると予想されているの以下同)も結構かかります。例えば寿命が20年なら、総打ち上げ費と同じぐらいの額が2
大きな戦争があれば (スコア:0)
純粋水爆 [wikipedia.org]等の核融合関連技術が急ピッチで開発されるかもしれないので
そうなれば案外早く実用化するかもしれません
#ただ、大戦後に文明が維持していたらの話しですが・・・
Re: (スコア:0)
技術的課題だらけの状況ですから、まだ次を具体的に考える段階ではないのでは。
プラズマの連続維持化や物質の放射化対策など、実用化に向けての目処が立ってないわけで。
Re: (スコア:0)
iterの建設期間が長いのは、この規模のトカマクがまだ世界に存在せず、簡単そうなものでさえ専用の研究開発が必要だから、というのが大きいです。(もちろん国際協力だから、というのも大きいですが)
ただ、そもそもノウハウの蓄積された現行の原子炉の建設だって数年から10年程度はかかるので、極端に遅いとも言えないでしょう。
原型炉の場合必要な技術のかなりの部分がiterの技術と地続きになるはずなので、そういう意味ではより短い期間で建設できると思います。とはいえ、ざっくり10年はかかるでしょうね。
ちなみに、原型炉についてはiterのような規模の国際協力による建設を行う予定は今のところありません(EUは協力してやるようですが)。そんなわけでiterのホームページには無いですが、各国はすでに原型炉の概念設計を進めていていて、原型炉の建設はiterにオーバーラップしてすすめる予定です(あくまで予定ですけね)。
”核融合 ロードマップ”とかでググると電中研の人の資料とかが結構出てきますよ。