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テクノロジー

核融合研、中性子を生成しない軽水素ホウ素反応実験に成功 26

ストーリー by nagazou
初 部門より
核融合科学研究所は9日、磁場で閉じ込めたプラズマ中で軽水素とホウ素11の核融合反応を世界で初めて実証したと発表した。この核融合反応では中性子を生成しないという特色があり、よりクリーンな核融合炉の構想が可能となるとしている。今回研究グループは、高温プラズマを制御するために、プラズマにホウ素の粉末を振りかける装置を設置。世界で初めて磁場で閉じ込めたプラズマ中での軽水素とホウ素11の核融合反応を実証したとしている(核融合科学研究所リリースPC Watch日経新聞)。

あるAnonymous Coward 曰く、

水素とホウ素の核融合はレーザー核融合では既に確認されているが磁気閉じ込めでは世界初とのこと。水素とホウ素を燃料とした場合、必要な温度が重水素と三重水素の1億度と比較して10倍以上になるが、中性子が生成されないといった利点があるという。

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  • ふりかけと放射線 [srad.jp]
    「この日記をスラドにもタレコむ」は無視されるとのこと。使えないならコメントアウトするなり注意書きを表示するなりできないものか。

    • by Anonymous Coward

      ではその日記に内容に関して。

      > インプレス やじうまPC Watch のタイトルは「放射線出さない」となっているが、プレスリリースでは「放射線である中性子を生成しません。」とあるから間違えたのだろうか。α線が出ていると思うけど

      出てるよ。でもそれはα線のことを「高エネルギーヘリウムイオン」と言い張るという姑息な小細にPC Watchが見事に騙されただけだろう。同様に陽子線を「高エネルギー軽水素イオン」と言い張っている。そんなに放射線を思わせる用語を使うのが嫌か。はっきり言って個人的にめちゃくちゃ印象悪い。一般人や頭の弱いマスコミに与える印象は(誰もネタばらししなければ)正反対になるのかもしれんが

  • by Anonymous Coward on 2023年03月23日 15時45分 (#4431436)

    p(軽水素)+ 11B(ホウ素11)→ 3α(高エネルギーヘリウム) (Q=8.68 MeV)

    • 確かに! 2つの原子核から3つの原子核、原子量1と原子量11から原子量4。核融合もしくは核融合反応で検索してみると「より重い」とか「質量数の大きな」とかの言葉を含む定義が多いので、違和感はあります。

      まぁ、ホウ素11が先に分裂してから p が融合するわけではない。水素とホウ素が核融合したのちに安定なアルファ粒子に崩壊するのは間違いないでしょうから、これらの定義でも良いのかも(自信なし)。

      ベリリウム8とヘリウム4が核融合してできるホイル状態の炭素12を経由して通常の炭素12ができるように、特殊な状態の炭素12を考えていいのだろうか。それならば明快ですが。(原子核のガス的状態、ホイル状態 [tohoku.ac.jp])。

      検索結果より:
      Wikipedia(ja) [wikipedia.org]「軽い核種同士が融合してより重い核種になる核反応を言う。」
      Wikipedia(en) [wikipedia.org]「Nuclear fusion is a reaction in which two or more atomic nuclei are combined to form one or more different atomic nuclei and subatomic particles (neutrons or protons).」
      核融合科学研究所 [nifs.ac.jp]「軽い原子かくどうしがくっついて、より重い原子かくに変わることをいいます。」

      以下、コトバンク [kotobank.jp]:
      日本大百科全書(ニッポニカ) 「軽い原子核の衝突によって、より重い原子核をつくる原子核反応のことを核融合反応、あるいは単に核融合という。」
      百科事典マイペディア「原子核融合とも。軽い数個の原子核が一つになって別種の原子核を作ること。」
      知恵蔵「2つの軽い原子核が合体して、より重い原子核を作る反応。」
      化学辞典 第2版「二つ以上の原子核が核反応を起こして融合し,反応前よりも質量数の大きな原子核を生成する現象.」
      ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典「原子核融合ともいう。2つの軽い原子核が結合してより重い原子核を形成する現象。」
      デジタル大辞泉「水素などの軽い原子核どうしが高温・高圧・高密度のプラズマ状態で融合し、ヘリウムなどのより重い原子核になる現象。」
      精選版 日本国語大辞典「水素、重水素、トリチウムなど軽い原子核相互が、多量のエネルギーを放出して融合し、重い原子核を作ること。」
      世界大百科事典 第2版「二つ以上の原子核が衝突して核反応を起こし,衝突前よりも原子番号の大きい元素が生ずる現象。」

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      調べていないが、核融合反応によるエネルギー放出のほうが大きければ核融合じゃないの。そもそもホウ素からヘリウムってエネルギーを奪いそうだが。

    • by Anonymous Coward

      ホウ素12は半減期が20msもあるんだから、まあ核融合って言っていいんじゃない?

      • by Anonymous Coward

        ホウ素12の崩壊モードを調べると100% ベータ崩壊で C12 になってしまう様なのでホウ素12は経由しないのでは?

        これみると3体ベータとアルファとBe8への3体崩壊のモード(さらにBe8が2つのアルファ)もあるみたいだけど、これはレアな崩壊?

        https://periodictable.com/Isotopes/005.12/index.html [periodictable.com]

      • ホウ素12は陽子5個、中性子7個に対し、
        燃料のホウ素11は陽子5個、中性子6個で軽水素は陽子1個。
        核融合反応で陽子どこ行った?中性子どこからあらわれた?

        • by Anonymous Coward

          ホウ素11(陽子5個、中性子6個) + 水素(陽子1個)→ヘリウム(陽子2個、中性子2個)×3
          で、陽子6個中性子6個で変わってません。

          ホウ素12っていったいどこに出てきたんですか?
          このストーリーでは他に誰も書いていないし、ニュースリリースにも出てこない。

    • by Anonymous Coward
      せっかく融合しても、すぐにボロンと3つに割れてしまうんですね
  • by Anonymous Coward on 2023年03月23日 16時47分 (#4431477)

    探してもTwitter [twitter.com]情報しか見つからなかったけど、水素-ホウ素核融合は既存の核融合と違って、発生したエネルギーが核融合を起こすエネルギーとしても作用するので、最初の核融合だけ起こしてやれば後は(条件をうまくコントロールしてやれば)勝手に核融合が維持されるのではという話が…。

    温度が10倍以上じゃ、いくら放射線が出ないとはいえ、重水素-三重水素ですらできてないのに夢のまた夢だろと思ったけど、それがマジなら実はワンチャン可能性がある???

    • エネルギーを閉じ込め続けることができさえすれば、大抵の核融合反応は維持されると思いますが。

      温度が10倍以上じゃ、いくら放射線が出ないとはいえ(略)

      自分の日記にも書きましたが、中性子線がでないのが重要なのでしょう。高エネルギーのαって、要するにアルファ粒子の流れ、つまり放射線であるアルファ線がでているのだと思います。

      高エネルギーヘリウムイオンは荷電粒子なので、うまくすればMHD発電 [wikipedia.org]と似たような形で直接電力に変換できるのではないでしょうか。重水素とヘリウム3から発生する陽子(水素原子核)からの発電と同じです。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      10億度以上の核融合炉心から、実用的なエネルギー形態(電力一択?)
      に変換して取り出すか、という部分の技術開発も大変そう。

      需要変動への追従運転も難しそう(個人の印象です)。

    • by Anonymous Coward

      むしろ10倍以上に温度を上げられるプラズマ閉じ込め技術が前提にあるからこそ、水素とホウ素の核融合を狙うわけで。
      新しいプラズマ閉じ込め技術の開発には時間かかるけど、その後の材料開発は大幅に短縮できるから、トータルで従来のトカマク型より速く発電実用化に到達すると言うのが狙い。
      今回のTAE Technologiesのグループの方式だと、電力を電磁誘導で取り出すので蒸気タービンも不要。
      https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00001/07822/ [nikkei.com]

    • by Anonymous Coward

      重水素三重水素核融合はまず装置の中性子脆化が大問題。2kgの重水素と3kgの三重水素を核融合させると1kgの中性子が発生する。これが装置を作ってる原子の原子核にくっついて別の原子に変化させたりするんで脆くなる
      あと、出てくる中性子をリサイクルして燃料の三重水素を作らないといけないのも難しい。
      燃料どうすんの問題はヘリウム3核融合も同じ(ヘリオンエナジーは合成できると主張してるが)

      そこいくと、ホウ素・軽水素核融合は中性子出ないし材料はそのへんでいくらでも取れるんで、核融合本体のハードルは高いが他のハードルが低いのが特徴。

  • by Anonymous Coward on 2023年03月23日 17時16分 (#4431499)

    これ、もう少し頑張ると炭素核融合まで行かないかな?

    • by Anonymous Coward

      もっと頑張れば窒素核融合とか酸素核融合が出来るわけか
      酸素核融合なら生成物が酸素分子(O→O2)になって安全だな

  • by Anonymous Coward on 2023年03月23日 19時58分 (#4431609)

    どっちも同じくらい難しいのかな

    • by Anonymous Coward on 2023年03月23日 20時52分 (#4431638)

      現状プラズマ閉じ込めの方が圧倒的に難しいです。いま進められてるトカマク実験炉のITERは従来にないモンスターマシンですが、それでもまだ商用炉には全然届かずあと50倍から100倍位の閉じ込め性能向上が必要です。(陽子ホウ素核融合はさらにその10倍)
      だから陽子ホウ素プラズマみたいなのは、反応だけならやればできるけど実用上あまり意味がないから誰もやっていなかった。

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        普通に高速増殖炉(核分裂)の方が容易です。

      • by Anonymous Coward

        トカマクやヘリカルでのプラズマ閉じ込め前提だと、10億度のプラズマ閉じ込めの方が難しいのはその通りでしょう。
        でも今回のチームが研究してるFRCの場合は、中性子に耐える材料の方が難しいかもしれない。

        • by Anonymous Coward

          炉心プラズマ性能の指標となるプラズマ3重積(密度×温度×閉じ込め時間)ではFRCは現代のトカマクの1/100〜1/1000とかそんなレベルなのでますます中性子より閉じ込め性能とかの方が重要ですよ。
          FRCで近いうちに核融合炉ができるなんて思っているのはTAE社の出資者ぐらいだと思います。

          • by Anonymous Coward

            閉じ込め性能と中性子のどちらが難しいかという話であって、トカマクとFRCの比較ではありません。
            FRCの構造で中性子に耐性が高い構造にするとか、交換可能にするのは閉じ込め性能を100倍にするより難しいのではないでしょうか。

  • by Anonymous Coward on 2023年03月24日 9時52分 (#4431836)

    フューザーがホウ素の核融合を目指すと見た記憶があるけど見つけられなかった

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私は悩みをリストアップし始めたが、そのあまりの長さにいやけがさし、何も考えないことにした。-- Robert C. Pike

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