Know Nuclear
Nuclear Fusion
軽い原子をぶつけ合ってエネルギーを生み出す核プロセスです。 核分裂の反対反応で、重い同位体がばらばらになります。 核融合は、太陽や他の星が光と熱を生み出すプロセスです。
地球上では、重水素と三重水素という2つの同位体を組み合わせることで、最も簡単に実現できます。 水素はすべての元素の中で最も軽く、陽子1個と電子1個からできている。 重水素は原子核に中性子を1個持っており、水素20の水素原子の1個を置き換えて、いわゆる「重水」を作ることができる。 トリチウムは中性子が2個多いので、水素の3倍の重さである。 核融合サイクルでは、トリチウムと重水素が組み合わされ、周期表の中で次に重い元素であるヘリウムが生成され、自由中性子が放出されることになる。
DID YOU KNOW?
ドイツ、グライフスワルトのマックスプランクプラズマ物理学研究所の科学者たちは、ウェンデルシュタイン7-Xステラテーターという機械を使って水素原子を過熱して摂氏80万度のプラズマを形成できることを実証した。 このプラズマは、水素原子が衝突し、その原子核が融合してヘリウム原子を形成する核融合の基礎を形成するもので、エネルギーを放出するプロセスは、私たちの太陽で起こっていることと似ています。 重水素と三重水素が融合すると、その成分がヘリウム原子と高速中性子に組み換わることがわかります。 2つの重い同位体がヘリウム原子に再結合するとき、「余分な」質量が残りますが、これはアインシュタインの公式に従って、中性子の運動エネルギーに変換されます。 E=mc2.
核融合反応を起こすには、核力が働いて原子核同士を接着できるくらいに近づける必要があるのです。 核力は小さな距離の力で、正電荷の原子核が反発し合う静電気力に対抗して働かなければならない。 これが、核融合反応が高密度・高温環境で多く起こる理由です。非常に高い温度では、原子核から電子が剥ぎ取られてプラズマ（電離ガス）が形成されます。 このような条件下では、正電荷の原子核を引き離している静電反発力を克服し、一部の軽元素の原子核を結合させて融合し、他の元素を形成することができる。 軽元素の核融合は膨大なエネルギーを放出し、星の基本的なエネルギー生産プロセスです。
核融合研究の目標は、核融合に十分な高温と圧力で、十分な時間、核融合イオンを閉じ込めることです。
