核融合炉と小出裕章氏が10年前に出した結論
Fusion reactors and the conclusion drawn by Hiroaki Koide 10 years ago
かろうじて実現するかもしれないと期待されている核融合炉の燃料はトリチウムという放射性物質。
反応を起こす前から放射性物質を取り扱うことになるし、このトリチウムは三重水素とも呼ばれる水素。
水素の閉じ込めは大変難しく、必ず一部は漏れる。それは重大な環境汚染を引き起こすことになる。
核融合炉と小出裕章氏が10年前に出した結論
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核融合炉と小出裕章氏が10年前に出した結論
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| 計量計測のエッセー |
核融合炉と小出裕章氏が10年前に出した結論
中性子星合体によって放出された物質の中で生成された重元素が電磁波を吸収し、さらに再び放射している様子。中性子星合体で生じるキロノバ放射には、様々な重元素による電磁波の吸収と放射が入り混じっている。
国立天文台のニュース
金やレアアース元素といった重元素の起源として、中性子星同士の合体が近年注目されています。2017年8月には、中性子星同士の合体に起因する重力波と共に、「キロノバ」と呼ばれる爆発現象に伴う電磁波がすばる望遠鏡などの光学望遠鏡で初めて捉えられ、世界的に大きな話題となりました。このときに観測されたキロノバの光を理論予測と比較した結果から、中性子星合体で多くの重元素が生成されたと考えられました。
中性子星同士の合体で生成された重元素の種類や量を詳しく知るためには、元素が吸収・再放射する光の波長や強さといった元素の固有情報である「原子過程データ」を使った分析が必要です。ところが、重元素については世界基準で広く使用されている原子過程データが極めて少ないのです。
核融合科学研究所は、高精度な原子過程データを計算によって構築する国際共同研究を進めています。核融合科学が計算対象としてきた元素は中性子星合体で生成される重元素とは異なるものの、計算手法を応用することは可能です。研究チームは、原子過程データに関する実験データや先行研究が最も豊富な重元素の一つ「ネオジム」に注目しました。重元素の場合、電子配置の組み合わせが多様なことから、原子過程データの計算に膨大な時間を費やします。研究チームは、計算コードを拡張したり、電子配置の組み合わせの選び方を工夫したりして、計算量を減らす方法を考案しました。その結果、比較的短い計算時間でネオジムの原子過程データを求めることに成功しました。このデータは実験データとよく一致し、また格段によい精度を示していました。今回考案した計算手法を用いることで、世界最高精度の原子過程データを得ることができたのです。
研究チームは、今回得られた原子過程データを用い、中性子星合体で生成されたネオジムによる光の吸収・再放射のシミュレーションを国立天文台の大型計算機を使って行いました。その結果、定量的に見積もった誤差は十分に小さく、キロノバからの光の分析には十分に信頼性の高い計算手法であることが確認できました。今後は同様の計算手法を用いて、他の重元素についても精度の高い原子過程データを構築することで、中性子星同士の合体で生成される重元素について詳しい分析が可能になります。
本研究は、核融合科学研究所の加藤太治准教授、リトアニアのビリニュス大学のガイガラス・ゲディミナス教授、東北大学（前国立天文台）の田中雅臣准教授らによる研究チームによって進められました。
この研究成果は、2019年2月1日付けの米国の天体物理学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル・サプリメント・シリーズ』オンライン版に掲載されました。
（タイトル）
核融合炉と小出裕章氏が10年前に出した結論
（本文）
核融合反応（英: nuclear fusion reaction）とは、軽い核種同士が融合してより重い核種になる核反応のこと。核融合とも呼ばれる。核分裂反応と同じく古くから研究されている。核融合反応を連続的に発生させエネルギー源として利用する核融合炉も古くから研究されており、フィクション作品にはよく登場するが、現実には技術的な困難を伴うため2023年現在実用化はされていない。大型核融合装置として、実験炉である核融合実験炉イーター（ITER）が建設中である。またITERを補完する幅広いアプローチ活動で建設された実験装置であるJT-60SAが2023年10月23日にファーストプラズマを達成した。これが国際プロジェクトだ。
核融合炉（かくゆうごうろ）は、原子核融合反応を利用した、原子炉の一種。発電の手段として2024年時点では開発段階であり、21世紀前半における実用化が期待される未来技術の一つである。重い原子であるウランやプルトニウムの原子核分裂反応を利用する核分裂炉に対して、軽い原子である水素やヘリウムによる核融合反応を利用してエネルギーを発生させる装置が核融合炉である。2023年現在、2025年の運転開始を目指し、日本を含む各国が協力して、核融合実験炉イーター（ITER）をフランスに建設中である。ITERのように、核融合技術研究の主流であるトカマク型の反応炉が、高温を利用したものであるので、特に熱核融合炉とも呼ばれる。
太陽をはじめとする恒星が輝きを放っているのは、全て核融合反応により発生するエネルギーによるものとされている。このため核融合炉は「人工太陽」「地上の太陽」に喩えられる。太陽の場合は1600万℃・2400億気圧という高温高圧の状態で核融合反応が発生している。地球上で核融合反応を発生させるためには、人工的に極めて高温か、あるいは極めて高圧の環境を作り出す必要がある。
これまでに、さまざまな炉の方式が研究されてきた。初期には、Zピンチ、ステラレータ、磁気ミラーの3つに重点が置かれていた。現在主流の方式は、トカマクとレーザーによる慣性閉じ込め（ICF）である。どちらも、フランスのITERトカマクや米国の国立点火施設（NIF）レーザーを筆頭に、大規模な研究が進められている。最近は、より安価な核融合炉の実現を目指して他の方式も研究されている。それらの中で、磁化標的核融合、慣性静電閉じ込め、そしてステラレータといった新しい方式への関心が高まっている。
核融合反応の過程で高速中性子をはじめ様々な高エネルギー粒子の放射が発生するため、その影響を最小限に留める必要がある。そういった安全に反応を継続する技術、プラズマの安定的なコントロールの技術、超伝導電磁石の技術、遠隔操作保守技術、リチウムや重水素、三重水素を扱う技術、プラズマ加熱技術、これらを支える材料や部品、支えるコンピュータ・シミュレーション技術などが必要とされ、それぞれに開発が進められている。現在、国際共同研究のITER、中国科学院のような国家プロジェクトに加えて、アメリカ合衆国やカナダ、日本など世界で数十の企業が核融合炉やその部品などの開発に取り組んでいる。
キヤノン子会社のキヤノン電子管デバイスと量子科学技術研究開発機構(QST)は2024年５月10日、核融合発電炉に使う中核装置を報道陣に公開。日米欧などがフランスで建設中の実験炉プロジェクト向けに出荷。核融合発電は原子の核同士が合わさる際に出る膨大なエネルギーで発電する。太陽の内部で起きているのと同じ仕組みを応用する。二酸化炭素（CO2）を出さない次世代のエネルギー技術として各国が技術開発を急ぐる。公開したのはQSTの那珂フュージョン科学技術研究所（茨城県那珂市）で核融合発電に用いる「ジャイロトロン」と呼ばれる中核装置2機。
上のことは理論としてはあっても実現可能性はどうか。このことについての小出裕章氏の2014年ころに出している結論は次のようである。
現在の原子力発電で使っている軽水炉の燃料はウラン235。地球上のウラン資源はそれほど多くなくウラン235だけを使うのであれば、石油に比べれば数分の一、石炭に比べれば数十分の一という貧弱な資源だ。到底未来のエネルギー源にはなりえない。そのため、人工的にプルトニウム239をつくりだして、それを燃料に使うというプルトニウムサイクルが構想されたが、一向に実現できない。
仮にそれが実現できたとしても資源量は60倍に増えるだけで、せいぜい石炭に匹敵する資源にしかならない。そのためウランやプルトニウムの核分裂反応を利用する技術は核融合炉が実現するまでのつなぎの技術だと言われてきた。核分裂反応は原爆が使った反応であり、核融合反応は水爆が使った技術、太陽で定常的に起きている反応。つまり核融合炉とは地上に太陽を生み出す技術だ。
1955年に第１回原子力平和利用国際会議が開かれたとき、議長を務めていたインドのバーバ氏は、核融合炉は20年以内に実現すると予言した。しかし、その後10年たつと、実現までの年数が倍に増えるといわれるように、実現の可能性はどんどん遠のき、今では21世紀中に実現できると考えている専門家はだれ一人いないはず。私自身は、この技術は決して実現できないと思うし、させてもいけないと思う。
核融合炉の旗を振ってきた人たちは、核分裂炉は核分裂生成物を生み出すのでダーティーだが、核融合反応では核分裂生成物が生まれないので、クリーンだと宣伝してきた。しかし、かろうじて実現するかもしれないと期待されている核融合炉の燃料はトリチウムという放射性物質。反応を起こす前から放射性物質を取り扱うことになるし、このトリチウムは三重水素とも呼ばれる水素。水素の閉じ込めは大変難しく、必ず一部は漏れる。それは重大な環境汚染を引き起こすことになる。
2024-05-27-fusion-reactors-and-the-conclusion-drawn-by-hiroaki-koide-10-years-ago-
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いつでも使える計量辞書としての国際単位系ページの利用
田中館愛橘の物理普及講演と寺田寅彦の物理学を元にした随筆
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韮崎と須玉に連なる丘の七里岩は八ヶ岳崩壊による岩屑（がんせつ）なだれの跡だ
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素直でない人は嘘をつく 素直とは正直者のことだ
法人とその構成員の意欲と能力を映し出しているwebサイト
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地が裂け山が崩れ洪水が人を襲う日本の自然（ハザードマップは人が住んではならない場所を示す地図だ）
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地が裂け山が崩れ洪水が人を襲う日本の自然（ハザードマップは人が住んではならない場所を示す地図だ）
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計測の在り方と計測値の表示をめぐる諸事情
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