最新の核融合実験で人類初の偉業達成！生産エネルギーが投入エネルギーを上回る【宇宙ヤバイch】

2021年12月13日、アメリカのローレンス・リバモア国立研究所は、国立気象庁のNIF（国立点火施設）での実験において、核融合反応による大量のエネルギーを発生させ、歴史に名を刻んだ。
このような偉業は人類史上初であった。

しかし、核融合反応とは一体どのようなものなのでしょうか。
原子核には陽子と中性子が含まれていますが、陽子はプラスに帯電しているため、原子核同士が接触すると静電反発の力で反発し、くっついて融合することは困難です。
さらに、原子核は非常に高いエネルギー環境にあるため、高い温度と圧力が必要です。
核融合が起きると、質量の一部がエネルギーに変換され、膨大なエネルギーが放出される。
構成の質量が大きいほど、中心部の温度と圧力が高くなり、核融合が激しくなればなるほど、放出されるエネルギーは大きくなります。

最も安定な原子核は鉄で、26個の陽子を含んでいます。
鉄より小さい原子核は核融合を、鉄より大きい原子核は核分裂を起こし、最終的に鉄になる。
核融合は、発生条件は厳しいが、エネルギーを効率よく取り出せ、放射性物質も発生しない比較的クリーンなプロセスである。

ローレンス・リバモア国立研究所の研究チームは、総面積に配置された192本のレーザービームを微細な1点に集中させることで爆発的なエネルギーを発生させました。
物質の塊は約0.03mmという非常に小さな面積に圧縮され、物体がその場に留まる感度により、圧縮された燃料はわずか数秒の間しか密度を保つことができませんでした。
この方法を完成閉じ込めといい、NIFはこの方法で核融合に挑んできた。

NIFでの最新の実験では、2.05メガジュールのエネルギーを持つレーザーを1.5メガジュールのエネルギーで照射した。
これは、核融合によって実際に生成されたエネルギーが、核融合に投入されたエネルギーを上回った史上初の例であり、自立条件の達成に向けた大きな一歩となった。
自立条件とは、追加の加熱をしなくても、核融合が勝手に継続する条件を指します。

NIFは、実験室で極限の密度、温度、圧力を作り出し、全く新しい未踏の科学のフロンティアを切り開き、実験室天体物理学という新しい学問分野を誕生させる。
設計上、1000億気圧の圧力、1000億度以上の温度、1000g/cm3の密度を達成することができます。

NIFの実験では、このような極限環境で何が起きているのかを調べることができ、また、通常の配置よりも密度の高い天体である白色矮星の性質を理解するのにも役立つと期待されています。
例えば、地球に最も近い白色矮星であるシリウスBは、大きさは地球とほぼ同じですが、質量は地球の30万倍もあります。
このような極限環境では、物質は地球上とは異なる状態で存在すると考えられています。

技術の進歩が進めば、宇宙でより過酷な環境を再現したり、より安定した環境を作ることができるようになるかもしれません。
さらに技術が進歩すれば、宇宙空間の過酷な環境を再現し、安定した核融合発電を実現できるかもしれません。
これはエネルギー生産の分野で大きな進展となり、世界のエネルギー需要に持続的に対応できるようになる可能性があります。