講師 小川雄一教授 (東京大学大学院新領域創成科学研究科) 日時 9月25日(日曜日) 14-15時講演 15-16時質疑応答 (13時半受付開始) 会場 東京大学柏キャンパス 柏図書館メディアホール(柏の葉5-1-5) 第5回市民講座は終了しました。 多数のご参加を頂きありがとうございました。 Q1 実用化するときの技術的な問題は何でしょうか? 新領域：市民講座. A1 核融合炉では、1億度以上の高温プラズマを十分長い時間閉じ込めておく必要があり、これを自己点火条件と言います。現在のところ、1億度以上に温度を上げるところまではできるようになりましたが、それを制御し閉じ込めるための科学的技術開発に時間を要してきました。ここで紹介したITER 装置により、いよいよ核融合炉に必要な自己点火条件の実現が可能になるところまで開発が進んできました。そして、その後は、核融合を発電につなげる工学的な技術開発を進めなければなりませんが、それにもある程度の時間がかかると思います。 Q2 最近、核融合関連の報道が少なくなっているように感じるのですが、どうなのでしょうか? A2 報道が少なくなっているのはご指摘の通りかもしれませんが、研究は着実に進歩しています。ITER 計画が着実に進むかというのが、現時点で重要な点ですので、これに関する情報が今後も報道されていくと思います。 Q3 核融合施設の発電施設は、どのくらいの発電量の施設になるのでしょうか? A3 核融合施設も100万KW 程度になると思います。これは、だいたい原子力発電所や大きな火力発電所と同じ大きさです。 Q4 実用化した時の核融合の危険性はどのようなものがあるでしょうか? A4 まず、1億度の温度は危険そうに感じますが、空気の約10 万分の1というとても薄いプラズマなので、炉心プラズマ全体のエネルギーは小さく、ほとんど問題になることはないです。また核融合炉では原理的に核暴走はありません。ただし、現在の原子力発電所よりも少ないとはいえ、放射性物質の閉じ込めや崩壊熱への対応には留意しておく必要があります。また、だいたい100年くらい保管しておく必要がある放射性物質(低レベル放射性廃棄物)が負の遺産として残りますが、いわゆる超長期の半減期である高レベル放射性廃棄物はありません。 Q5 高温プラズマを維持するために、ずっとエネルギーを補給する必要があるのではないですか?
A 9 エネルギーの高いHe はα粒子と呼ばれていて危険ですが、電気を持っているので磁力線に巻きつきます。α粒子のエネルギーが炉心プラズマを暖めるのに使われて、α粒子自体が持っているエネルギーは失われます。エネルギーを失えば、普通のHe ガスとなり、これは無害なものです。 Q10 核融合の開発に関する政治的な問題はないのでしょうか? A10 核融合のメリットの一つとして、人類のための恒久的エネルギー源の有力な候補であり人類共通の利益になる、また軍事研究につながらないという点が挙げられます。そのため国際協力による研究が盛んであり、本格的な核融合炉心プラズマの達成を目指した実験炉ITER を国際共同プロジェクトとして推進することとなりました。またITER 計画では、この計画の中で得た科学的な知見は参加国で共有することになっています。なお核融合の研究開発は予算規模が大きいので、基本的には民間主導ではなく国家プロジェクトとして推進されています。 Q11 核融合は発電以外に使うことはできないのでしょうか? A11 水素社会になった場合に、水素は大量に必要になります。そこで、核融合のエネルギーを使用して、水素を作るということも可能でして、そのような研究も進められています。また、小型の比較的簡便な装置で、量は少ないですが核融合反応を起こさせ中性子を発生することができます。それを地雷探査や石油探査に使うという研究もあります。 Q12 ITER の候補地として六ヶ所村が入っていて結局ヨーロッパになったようですが、その経緯を教えてください。 A12 実は、日本の候補地として初めは3ヶ所ありました。青森県六ヶ所村と茨城県那珂町、それから北海道苫小牧市です。もちろん、海外にもいくつかの候補地があり、それぞれが政治的に絞られて行きました。そして最後に六ヶ所村とカダラッシュ(フランス)とが候補となり、政治判断がされました。このような候補地選びの判断は、科学者ではなく政治家によってなされます。 ちなみに、六ヶ所村のように核施設が近くに必要というわけではありません。 Q13 核融合の条件が、温度が上がりすぎてもいけないようですが何故でしょうか? A13 実は、温度が上がりすぎると別な要因がでてきます。専門的には、シンクロトロン放射ということが起こります。温度を上げ すぎると、放射光の一種であるシンクロトロン放射により光を出してしまって、炉心プラズマからエネルギーが失われてしまいます。そのため核融合炉の自己点火条件が厳しくなります。 Q14 ITER の参加国の分担金はどうなっているのでしょうか?
A5 1億度の温度をつくるのに、数十MW のパワーで数十秒間、プラズマを加熱しなければなりません。しかしながら、一度核融合が起こると、核融合反応で発生するエネルギーを使って炉心プラズマを加熱するので、加熱パワーを切っても1 億度の高温プラズマは保持され、核融合反応が持続します。従って、核融炉立ち上げ時の数十秒間のみ加熱していればよいので、継続的にエネルギーを補給する必要はありません。 Q6 常温核融合という言葉を聞いたことがあるのですが、可能なのでしょうか? A6 1980年代にフィーバーがありました。しかし、結局、科学的に立証はされていません。様々な人々が当時は研究していましたが、今は下火になってしまい、可能性も小さいと思います。 Q7 なぜ、核分裂(原発)の方が核融合よりも先に開発されたのでしょうか? A7 歴史的には、核分裂は原爆、核融合は水爆と不幸なことに軍事利用がはじまりです。原爆はその後10年くらいで発電できるようになりました。そのため、核融合炉も20~30年くらいでできると当時の科学者も考えたようですが、技術的に核融合の方が困難であることがわかってきました。また、開発費も莫大にかかりますので、すでに成功している原子力の方に重点をおいて、核融合は将来のものとして段階的に研究開発を進めてゆく、という位置付けで進められてきたと思います。因みに、原子炉開発では、原子炉の臨界条件を世界最初に達成したシカゴパイル実験(フェルミがシカゴ大学で行った)のように、比較的小規模な実験で臨界条件が実現できました。一方、核融合炉の自己点火条件は、1 億度以上の高温プラズマを生成し閉じ込めることが必要であり、ITER 規模の超大型実験装置が必要となります。そのため、核融合炉では開発段階においても、高度な技術開発と多額の予算および長い開発時間が必要となる、というのが研究開発に時間がかかっている理由の一つと言えます。 Q8 核融合の技術開発のグラフを見ると、その進歩が最近遅くなっているように見えますが何故でしょうか? A8 1970 年代から1990 年代にかけて、主としてトカマク方式により顕著な進展がありました。これは高温プラズマの生成・閉じ込め技術の科学的進展の寄与が大きいですが、それと併せて装置の大型化を図ることによって達成されてきました。特に最先端の大型装置では1 千億円以上の規模となってきています。そのため、予算の点の問題もあって、その次の核融合炉条件を達成させることができる装置(ITER 計画)での研究開発がやや遅くなっています。 Q9 核融合で出てくるHe は安全ですか?
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