ベゾスとゲイツが核融合で熾烈な競争 ――大富豪のリスクマネーは有用

General Fusion社が試験機を英国に建設へ

ベゾスとゲイツが核融合で熾烈な競争  ――大富豪のリスクマネーは有用
Image via General Fusion

要点

フランスの大型核融合プロジェクトの進展が遅く、ジェフ・ベゾスとビル・ゲイツが支援する機敏な核融合ベンチャーが「先回り」を競い合っている。大富豪が投じるリスクマネーが先端技術開発に役立っている例だろう。


英当局は18日、ジェフ・ベゾスをはじめとする大口投資家が支援する、核・バンクーバーに本社を置く核融合ベンチャーGeneral Fusionが、オックスフォードシャー州の核融合の実験施設を建設することを認可したと明らかにした。

実験施設の建設費は数億ドルで、英オックスフォード郊外にある英国原子力公社(UKAEA)のキャンパスに建設される。このキャンパスには、世界最大の実用核融合炉であるジョイント・ヨーロピアン・トーラスや、英国のメガアンプ・スフェリカム・トカマク・アップグレード炉を運営するカルハム核融合エネルギーセンターがある。

この発電所は英国政府の資金援助を受けており、最終的な商業化に必要な規模の70%で、2025年の稼働後に同社の核融合アプローチの実現性を実証するためのものだ。

General Fusionの設計は、磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式の特徴を組み合わせたもので、磁化標的核融合と呼ばれる。磁力で閉じ込められたプラズマのパルスを、溶融した鉛やリチウムの渦で満たされた球体に注入する。原子炉を囲むピストンが中心に向かって衝撃波を与え、燃料を圧縮して粒子を核融合反応に導く。その熱は液体金属に吸収されて蒸気となり、タービンを回して発電する。

トカマク(軸対称な環状 [ドーナツ状] 磁場によって高温のプラズマを閉じ込める核融合のための装置)では、密度の低い大きなプラズマ場を使うが、General Fusionは、衝撃波でプラズマを押しつぶし、密度の高いミニサイズのプラズマを作ろうとしている。プラズマは密度が高くて小さいので、1ミリ秒だけ一緒にしておけば反応する。

図1. 1980年代後半に完成して以来、研究に使用されてきたサンディエゴのGeneral Atomics社が運営するトカマク型核融合実験炉「DIII-D」。特徴的なドーナツ型のチャンバーは、高温に耐えるためにグラファイトで覆われている (CC BY-SA 4.0)
図2. General Fusionの圧縮試験機 via General Fusion.

General Fusionは液体金属を使うことで、核融合エネルギーが抱える課題を解決することができると主張している。課題とは、中性子線が原子炉の壁を侵食するため、頻繁に壁を交換し、低レベル放射性廃棄物として処分しなければならないことだ。液体金属は、固体の外壁を損傷から守る。液体金属への放射線照射はあるが、定期的に交換する必要がないため、低レベル放射性廃棄物が安定して発生することはない。

General Fusionは、2018年末に初めてプラズマを発生させたが、現在では数十ミリ秒の間、リングを作ることができるようになったという。これは、核融合を起こすには十分すぎる時間だ。ライバルでビル・ゲイツが支援者となっているTAE Technologiesもプラズマリングを利用しており、同様の時間を維持することができる。しかし、TAEはリングを圧縮するのではなく、粒子ビームでリングを維持・加熱している。

図3. TAE Technologiesの核融合炉 Photo via TAE Technologies

General Fusionはこのパイロットプラントで、圧縮方式の利点を実証したいと考えている。プラズマリングは、回転する液体リチウムの層が敷かれたチャンバーに発射される。この液体リチウムは、核融合によって飛び出した高エネルギー粒子を吸収し、原子炉にダメージを与える可能性がある。

プラズマがチャンバーの中心に到達すると、何百もの空気圧式ピストンがタイミングを見計らって原子炉の壁の外側を叩き、リチウムを内側に押し込み、プラズマを球状に圧縮して着火点に到達させる。商業炉では、経済的な量の電力を生み出すためには、数秒ごとにパルスで新鮮なプラズマリングを圧迫しなければならない。

この分野では、フランスにある国際的な巨大原子炉プロジェクトであるITERは、核融合発電の最右翼にいるとされてきた。しかし、200億ドル超が投じられているこのプロジェクトの進展は遅い。2025年の稼働開始を予定しているが、実際の実現性の実証は2035年以降になると予想されている。そのため、他の技術でより早く実現しようとする機敏なスタートアップ企業が現れている。

参考文献

  1. Tom Clynes. 5 Big Ideas for Making Fusion Power a Reality. 28 Jan 2020. IEEE Spectrum.
  2. Consequences of Flux Diffusion in a Liner Compression Fusion System. General Fusion.
  3. Plasma-wall interaction on the SLiC spherical tokamak device with large-area, dynamic liquid lithium free surface. General Fusion.

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