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賑やかな上海の街では、世界的に有名なライトショーで国民の祝日を祝い、高層ビルを鮮やかな色彩で照らします。

ここは、6Gインターネットや高度なAIから次世代ロボットまで、世界のテクノロジーにおける次なる大発見を追求するために科学者やエンジニアが昼夜を問わず働いている場所です。また、ここでは、Energy Singularity という小さなスタートアップ企業が、核融合エネルギーという驚くべきことに取り組んでいます。

核融合エネルギーは、核融合反応で生成されるエネルギーです。これは、今日の原子力発電所や原子兵器で使用されている核分裂反応とは逆の反応です。

太陽や他の恒星にエネルギーを与える核融合のプロセスを地球上で再現するのは難しい。多くの国が核融合を実現しているが、それを実社会で使用できるほど長く維持することは依然として困難である。

中国はクリーンエネルギー源の習得に近づいている画像1 — 夜の上海の街。写真: ニューヨークタイムズ

制御された核融合反応は、石炭、石油、ガスの燃焼よりも約 400 万倍、現在使用されている核エネルギーの種類である核分裂よりも 4 倍のエネルギーを放出します。この10年間の気候変動対策には間に合わないだろうが、将来の温暖化に対する解決策となる可能性はある。

米エネルギー省核融合エネルギー科学局長のジャン・ポール・アラン氏によると、中国政府はこのプロジェクトに資金を投入しており、核融合への年間投資額は10億～15億ドルと見積もっている。比較すると、米国政府は年間約8億ドルを支出している。

両国の民間企業は、依然として大きな技術的課題が残っているにもかかわらず、2030年代半ばまでに核融合発電を送電網に導入できると楽観視している。

「人工太陽」トカマク

核融合は、通常は互いに反発し合う 2 つの原子核を一緒に圧縮する非常に複雑なプロセスです。それを実現する一つの方法は、トカマク内の温度を太陽の中心核の温度の10倍である1億5000万度まで上げることだ。

核融合すると、原子核は熱の形で大量のエネルギーを放出し、そのエネルギーを利用してタービンを回転させ、発電することができます。

上海を拠点とする新興企業であるEnergy Singularityは、設立から3年で独自のトカマクを建設した。これは、これまでに建設されたどの原子炉よりも速いペースだ。トカマクは、水素を極めて高温に加熱し、核融合が起こるプラズマを形成する、極めて複雑な円筒形またはトロイダル型の機械です。

中国はクリーンかつ無尽蔵のエネルギー源の習得に近づいている画像2 — 実験中にエネルギー特異点トカマク内に閉じ込められたプラズマ。写真: エネルギー特異点

Energy Singularity は 1 億 1,200 万ドルを超える民間投資を受けており、世界初の成果も達成しています。同社の現在のトカマクは、プラズマ実験に高度な磁石を使用する唯一のトカマクです。

高温超伝導体と呼ばれるこれらの磁石は、旧式のトカマクで使用されていた銅製の磁石よりも強力で、小型のトカマクでも大型のトカマクと同程度の核融合エネルギーを生成でき、プラズマをより効果的に閉じ込めることができます。

同社は、2027年までにその方法が商業的に実行可能であることを実証するために第2世代のトカマクを建設する計画であり、2035年までに電力網に電力を供給できる第3世代の装置を完成させる予定であると述べた。

中国が研究に投資している資金により、トカマクのコンセプトは急速に発展している。中国の合肥にあるEASTトカマクは、太陽の中心核の5倍にあたる7000万度でプラズマを17分以上安定に保った。これは世界記録であり、驚くべき進歩である。

レーザー技術

中国がトカマク型原子炉で先行する一方、米国は別の技術、レーザーで優位に立っている。

2022年後半、カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所の科学者らは、コショウの実ほどの大きさの燃料カプセルが入ったシリンダーに約200本のレーザーを照射し、純粋な核融合エネルギーを生成する世界初の実験に成功した。このプロセスから放出されるエネルギーは、カプセルを加熱するために使用されるエネルギーよりも大きくなります。