慣性閉じ込め核融合とは何ですか？

慣性閉じ込め核融合（ICF）は、材料をすばやく圧縮して加熱することにより核融合を達成する方法です。 このプロセスは通常、高速レーザーを使用して行われます。すべてのレーザーは小さなペレットに焦点を合わせて急速に加熱します。 激しい加熱により、ペレット内部の材料が蒸発し、材料が溶融するのに十分なほど高温で高密度の衝撃波が発生します。 慣性閉じ込め核融合は、消費するよりも有用なエネルギーをまだ生成していないが、商業的に実行可能な電源を構築する方法に関する研究はまだ進行中です。

慣性閉じ込め核融合ペレットの基本的な成分は、両方とも水素同位体である重水素とトリチウムです。 重水素とトリチウムの間の核融合反応は、他のどの反応よりもはるかに簡単に達成できるため、発電用の重水素/トリチウム原子炉は、現代の核融合研究の主要な目標です。 これらのペレットは非常に小さく、重さは1グラムよりはるかに小さく、一度に1つずつ慣性閉じ込め核融合炉に挿入されます。

ペレットがロードされると、非常に大きなレーザーを使用してペレットを急速に加熱し、数百万華氏（摂氏）の融合温度まで加熱します。 ペレットの外層が急速に加熱されると、ペレットが気化して急速に膨張し、ペレットの内部に圧力がかかります。 レーザーが十分なエネルギーを供給すると、ペレットの内部は核融合を引き起こすのに十分な速さで圧縮され、ペレットがより高温になります。 この状態は「点火」と呼ばれ、ほとんどの現代の慣性閉じ込め核融合実験の目標です。

慣性閉じ込め核融合の主な問題は、ペレットが宇宙空間に拡散する前に核融合温度まで加熱するのに十分な電力をペレットに供給することです。 核融合から電力を生成するために、反応はローソン基準と呼ばれる値を超える必要があります。これは、所定の量の燃料に必要な最小閉じ込め時間を与えます。 これには、マイクロ秒単位で多くのメガジュールのエネルギーがレーザーシステムを通過する必要があります。 過度の電力を消費せずにこれを確実に行うことは、大きな技術的課題を提示します。 「高速点火」と呼ばれる閉じ込め問題への新しいアプローチが提案されており、単一の高速レーザーバーストがペレットを圧縮した後に点火します。 このアプローチは理論的には有望に見えますが、まだ成功裏にテストされていません。