インタビュー英国の新興企業は、「いつか実現するかもしれない」核融合発電の技術と「ゆっくりゆっくり」イオン推進の技術を組み合わせて、人類を星々へ送ることができるエンジンを開発することを提案した。
The Registerは、オックスフォードに拠点を置くApplied Fusion Systems (AFS)のCEO、リチャード・ディナン氏にインタビューし、この技術についてもう少し詳しく聞いた。
ディナン氏は核融合発電の熱心な支持者であり、AFSはここ数年この技術の推進に尽力しており、2017年には小型のトカマク型原子炉2基を建設する計画を固めた。
トカマクは、熱核融合発電中にプラズマを閉じ込めるために設計されたトーラス型の磁場閉じ込め装置です。大型版は、国際熱核融合実験炉（ITER）のような莫大な費用がかかる核融合発電プロジェクトの基盤となっています。AFSは、小型トロイダル原子炉（STAR）と呼ばれる、車ほどの大きさのトカマクを独自に計画しています。
太陽よりも熱い：JET – カルハムにある地球最大の核融合炉
続きを読む
AFSは現在、この技術を宇宙船や衛星製造業者に人気のイオンスラスタの性能を少し向上させる方法として売り込んでいる。
イオンエンジンは、燃料を節約しながら長時間にわたって推力を発生できるため、長期宇宙ミッションに最適です。問題は、その推力の量が従来の化学ロケットで生成される反応と比較するとごくわずかであることです。AFSは、核融合ベースの未来へと移行することで、イオンエンジン技術が水素や酸素などの旧式の花火を打ち上げるのに十分な電力を確保できると同時に、太陽電池パネルの収益逓減を解消するのに十分な電力も供給できると考えています。
ロシアとアメリカの宇宙機関は、宇宙船の核推進に取り組んできました。アメリカは、宇宙船の背後で原子爆弾を連続的に爆発させて推進力を発生させる「オリオン計画」で、その歴史を塗り替えました。膨大な質量を打ち上げることができたものの、かなりの量の核放射性降下物が発生する可能性があったオリオン計画は1960年代に中止されましたが、NASAは核熱推進と、その愛らしい名前の「パルス核融合（PuFF）」プロジェクトを粘り強く進めました。PuFFは核分裂反応を利用して核融合プロセスを促進するもので、NASAの研究者たちは、この技術によって火星への旅の期間が、現在のミッションが火星までに費やしている数ヶ月から数年ではなく、数週間に短縮される可能性があると見ています。
ディナン氏は「核」という言葉を使うことを嫌い、「人々は『爆弾』と聞くと、世界最悪のもののように思ってしまう」とため息をつく。彼は、ITERのようなプロジェクトが、核融合炉の稼働が想像を絶する大惨事をもたらすことはないということを人々に理解させるきっかけとなることを願っている。10年前、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）が世界を人工ブラックホールへと突き落とさなかったように。
ITERは、その規模と予算超過の両面において、巨大なプロジェクトです。フランスで建設中の2万3000トンのこの装置は、2025年に完成し、2035年には本格稼働を開始する予定です。当初の予算は50億ユーロでしたが、その後130億ユーロにまで膨れ上がり、科学者たちがプロジェクトの規模に苦慮する中で、さらに増加する可能性があります。トカマクの中心にある真空容器は、プラズマの主半径が6.2メートルで、重量は8000トンにもなります。
ITERの目標は、商用電力を生成できることを実証することです。後継のDEMO（原型炉）は、2050年までに実際に電力を生成します。一方、ITERでは、Q値が10（または50MWの加熱電力を装置に注入し、400～500秒のパルスで500MWの電力を供給）を超える定常プラズマを示すだけで十分です。「Q」は損益分岐点であり、入力と出力が等しいことを表します。Q値が高いほど、結果は良くなります。
ディナン氏の計画は、はるかに小型の核融合炉の生産ラインで核融合の波に乗ることだ。彼は、ITERがついに始動すれば、期待を上回る可能性が高いと見ている。「このモンスターは、Q値が15以上になる可能性が高いでしょう。」
その時点で、AFSは民間セクターが参入し、政府プロジェクトに決定的に欠けている効率性と機敏性をもたらしてくれると賭けている。そしてもちろん、ディナンは手を挙げてこう言うだろう。「ほら、私たちは10年間これに取り組んできたんだ」
AFS炉は、ITERのモンスターと比べれば幼子に過ぎない。「1.9メートル規模のトカマク型原子炉の開発を選択した理由は、新たな物理法則を破ることなく、その規模の原子炉を建設すればQプラスの結果が得られることが理論上示されているからです」とディナン氏は述べた。
科学者がプラズマを安定させる新しい方法（ディナン氏は窒素かアルゴンを提案）を考案すれば、原子炉自体もさらに小型化される可能性がある。
ディナン氏がもう一つのビジョン、つまり宇宙船のスラスタにこの技術を活用するというビジョンを実現するには、このエンジンを小型化する必要がある。AFSは、同社が開発・試験した高気圧イオンスラスタを従来の化学ロケットの代替として挙げている（ただし、近い将来、爆発物を使わずに実際に打ち上げられるようになるとは考えにくい）。ディナン氏はさらに研究を進め、球状トカマクからの排気速度の可能性についても検証したいと考えている。計算式は合致するが、実際に試した人はいない。
そして、そこに難点がある。適度な効率で稼働する発電トカマクを建造するだけでも十分難しいのに、ましてや球形トカマクがどの程度の推力を発揮するかを確かめるのは至難の業だ。ディナン氏はもちろん楽観的で、「最悪でも4年以内に最初の原子炉を稼働させる計画です」と語り、彼のチームには物理過程を確信できるだけの十分な数の科学者が揃っている。結局のところ、各国政府は同時期に同種の装置を建造してきたと彼は指摘する。
最悪のケースでも1トンあたり100万ポンド（英国ポンド）の費用がかかると推定されており、機械の重量は5トンなので、法外な金額ではない。もしかしたら、イーロン・マスクのような億万長者がこのプロジェクトに資金を投じるかもしれない。「彼は今、かなり忙しいんだと思う」とディナン氏は皮肉っぽく言った。
レジスターは4 年後に Applied Fusion Systems に再度チェックインします。®
