欧州共同トーラス (JET) の最終科学実験の終了から 1 年後、将来の核融合機の進歩に重要な役割を果たす重要な発見が明らかになりつつあります。
JET の実験結果により、96 件の研究論文がさまざまな科学雑誌に投稿されました。そのうち 18 件は、2024 年だけで UKAEA の科学者が筆頭著者として主導しました。
JET は、オックスフォードシャーにある英国原子力庁 (UKAEA) のカルハム キャンパスにあり、世界最大規模の 1 つで、最も強力な運用可能なトカマク.
最近まで、燃料混合物中の水素同位体である重水素と三重水素を使用して核融合プラズマを生成できる唯一のトカマクでした。
この燃料の組み合わせは、将来の発電所グレードの燃料とみなされます。
JET の実験の主な焦点
JET の最終的な重水素 - 三重水素実験 (「DTE3」としても知られる) は、3 つの重要な分野に焦点を当てていました:
- プラズマ科学
- 材料科学
- 中性子学
複数DTE3 実験による衝撃的な成果プラズマ科学と将来のトカマクの運用技術の理解を進めています。
これらには以下が含まれます:
プラズマ科学
- 機械の内壁に対する高熱の影響が大幅に軽減され、耐久性と効率が向上します。
- プラズマの閉じ込めを維持するために重要な、エッジ局所モード (ELM) として知られる、トカマクのプラズマのエッジで発生する周期的不安定性についてのより深い洞察。
- 安定したプラズマ状態を維持するために不可欠な、燃料中の重水素と三重水素の混合を調整することにより、高核融合出力をリアルタイムで制御する実証に初めて成功しました。
材料科学
- レーザーの量を測定するための先駆的な使用トリチウムプラズマ実験の間に機械の内壁に堆積され、より正確な燃料管理とリサイクルが可能になります。
中性子学
- さまざまな機械コンポーネントに対する中性子の影響の詳細な分析。発電所グレードの燃料を使用したトカマク環境で2回目のみ実施された。このテストには、タングステンや合金、銅クロムジルコニウム (CuCrZr)、EUROFER などの材料が含まれており、これらは高い熱弾性と低活性化特性で選ばれました。
- この発見により、核融合操作中のこれらの物質の活性化レベルの予測の信頼性が高まりました。
JET の実験から得られたこれらの発見は、次のようないくつかの学術雑誌に掲載されています。核融合, 核物質と遊雅堂 ボーナス スポーツベット, プラズマの物理学, プラズマ物理学と制御核融合、そして科学機器のレビュー.
DTE3 後のさらなる JET 実験
これらの実験以外にも、JET の DTE3 実験は、極限環境で使用する材料の最適化、容器内部の効率の向上、次世代核融合機の設計に役立つ貴重な洞察を提供しました。
DTE3 実験に続いて、最終的な重水素-重水素実験が実施され、その間に JET の運用限界が押し広げられました。
注目すべき成果は、「逆プラズマ構成」としても知られる負の三角形性を、最大 1 分間続くパルスで初めて使用することに成功したことです。パルスは、プラズマが機械の内部容器内に維持される期間です。
負の三角形を使用すると、プラズマの性能が向上し、閉じ込めとプラズマの安定性が向上しました。
この構成では、プラズマの上部と下部の曲線が内側に曲がり、D のような外観になります。
これは、プラズマの上部と底部が外側に曲がる、より一般的な正の三角形とは対照的です。
核融合物理学の背後にある重要なメカニズムをより深く理解する
DTE3のデータ分析を促進し、結果の背後にある物理メカニズムの理解を完全にし、数値シミュレーションを通じて重水素と三重水素燃料を使用する将来のトカマクへの適用可能性を探るため、UKAEAのカルハム・キャンパスで共同ワークショップが開催されました。
この重要な作業を継続するために、今後数年間にさらに多くのワークショップが計画されています。
UKAEAのJET科学プログラムリーダー、ジョエル・マイルー氏は次のように述べています。「過去1年間、UKAEAはデータの検証と診断の校正を実施し、データの品質が2022年と2023年のJET実験の例外的な結果に対応していることを確認しました。
「これにより、UKAEA を含むヨーロッパ全土の 30 研究ユニットの 300 人以上の EUROfusion 科学者が、JET からのデータを分析およびモデル化できるようになりました。」
JET の再利用と廃止から得られる教訓は 2040 年頃まで続くと予想され、その頃には将来の核融合機の設計と開発を支援する比類のない洞察が得られるでしょう。
