5月12日 15時6分 北朝鮮の国営メディアは、日本や欧米が将来のエネルギー開発に向けて研究を進めている「核融合反応」を自力で成功させたとする記事を掲載し、核開発をめぐる自国の技術の進展ぶりをアピールするねらいがあるとみられます。 これは１２日付けの朝鮮労働党機関紙「労働新聞」が伝えたもので、「わが国の科学者らが核融合反応を成功させた」としています。また核融合炉を自国の技術で設計・製作したと主張したうえで、「核融合反応に関する基礎研究が終わり、熱核技術をわれわれの力で完成させていくことができる力量が整った」と強調しています。核融合は、高温で高い圧力を加えた状態で、太陽の内部で起きている核融合反応を地上で起こして大きなエネルギーを生み出そうという技術で、将来のエネルギー開発に向けて日本やＥＵ・ヨーロッパ連合、アメリカなどが研究を進めています。「労働新聞」は、核融合反応にかかわるどのような技術を開発したのかは触れていません。北朝鮮は、プルトニウムによる核開発で核兵器を製造しただけでなく、ウランの核開発も進めていると主張しており、今回の記事は、核をめぐる自国の技術の進展ぶりを内外にアピールするねらいがあるとみられます。 |
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原子核同士がある程度接近すると、原子核同士が引き合う力（核力）が反発する力（クーロン力）を超え、2つの原子が融合することになる。融合のタイプによっては融合の結果放出されるエネルギー量が多いことから水素爆弾などの大量破壊兵器に用いられる。また核融合炉のエネルギー利用も研究されている。
なお、具体的な放出エネルギー量や反応を起こさせる方法の詳細については核融合炉も参照のこと。
核融合の種類 [編集]
- 熱核融合 - 超高温により起こる核融合。本項で詳説する。
- 衝突核融合 - 原子核を直接に衝突させて起こす核融合。原子核の研究目的。
- スピン偏極核融合 - 陽子と中性子の自転の角運動量のパラメータ（スピン）を制御する事により核融合反応を制御する。
- ピクノ核融合 - 非常に高密度の星（白色矮星）の内部で起こっていると考えられている核融合反応。電子が原子核のクーロン力を強く遮断して、低温の状態でも零点振動による量子トンネル効果により核融合が起こる。
- ミューオン触媒核融合 - 負ミューオンが原子核の電荷1つ分を核近くまで無効化するので核融合が起こりやすくなる。負ミューオンは消滅までに何度もこの反応に関与できるので触媒のように作用する。
- 常温核融合-荒田方式の場合、重水素同士の核融合で、ヘリウム４が生成される。平成２０年５月２２日に公開実験がなされ、翌年３月に複数の大学によって再現実験された。さらに、ＩＣＣＦ１５で新型核融合炉が発表された。
融合炉・爆弾での反応 [編集]
D-T反応 [編集]
- D + T → 4He + n
核融合反応の中でもっとも反応させやすいのが、重水素(D)と三重水素（トリチウム、T）を用いた反応である。これは過去には水素爆弾に利用され、現在でも、もっとも実現可能性の高い核融合炉の反応に用いられている。
詳しくは核融合炉#D-T反応を参照
恒星での反応 [編集]
恒星などの生み出すエネルギーも、基本的には核融合によるものである。
D-D反応 [編集]
- D + D → T + p
- D + D → 3He + n
収縮しつつある原始星の中心温度が約250万 Kを超えると、初めて核融合が起こる。最初に起こるのは、比較的起こりやすい、2つの重水素(D) が反応する重水素核融合（工学ではD-D反応と呼ぶことも多い）である。重水素核融合を起こした天体を褐色矮星と呼ぶ。
ヘリウム燃焼 [編集]
恒星の中心核に充分な量のヘリウムが蓄積された場合に起こる反応。水素原子核の核融合の後に残ったヘリウムは恒星の中心に沈殿し、重力により収縮して中心核の温度が上がる。約1億K程度になると3つのヘリウム原子核がトリプルアルファ反応を起こし、炭素が生成され始める。
- 3 4He → C
ヘリウム中心核からの熱により核の周辺部では水素の核融合が継続する。
炭素より重い元素の燃焼 [編集]
中心温度が15億 Kを超えると、炭素も核融合を始める（炭素燃焼過程）。さらに恒星が十分な質量を持っていれば、ネオン燃焼過程、酸素燃焼過程、ケイ素燃焼過程を経て安定した鉄56（最も安定な核種はニッケル62。詳細は鉄参照）が作られ、中心での核融合反応は終了する。星は内側から、鉄の核、ケイ素の球殻、酸素の球殻、ネオンの球殻、炭素の球殻、ヘリウムの球殻、水素の最外層からなる、タマネギ状の構造になり、中心以外の各層で核融合が進行する。
超新星爆発 [編集]
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核融合炉（かくゆうごうろ）とは核融合反応を利用した反応炉のこと。21世紀後半の実用化が期待される未来技術のひとつ。
概要 [編集]
重い原子であるウランやプルトニウムの原子核分裂反応を利用する核分裂炉に対して、軽い原子である水素やヘリウムによる核融合反応を利用してエネルギーを発生させる装置が核融合炉である。現在、日本を含む各国が協力して国際熱核融合実験炉ITERのフランスでの建設に向けて関連技術の開発が進められている。ITERのように、核融合技術研究の主流のトカマク型の反応炉が高温を利用したものであるので、特に熱核融合炉とも呼ばれることがある。
太陽をはじめとする恒星が輝きを放っているのは、すべて核融合反応により発生する熱エネルギーによるものである。これは核融合炉が「地上の太陽」と呼ばれる由縁である。恒星の場合は自身の巨大な重力によって反応が維持されるが、地球上で核融合反応を発生させるためには、人工的に極めて高温か、あるいは極めて高圧の環境を作り出す必要がある。
核融合反応の過程で高速中性子をはじめ、さまざまな高エネルギー粒子の放射が発生するため、その影響を最小限に留める必要がある。そういった安全に反応を継続する技術、プラズマの安定的なコントロ－ルの技術、超伝導電磁石の技術、遠隔操作保守技術、リチウムや重水素、三重水素を扱う技術、プラズマ加熱技術、これらを支えるコンピュータ・シミュレーション技術などが必要とされ開発が進められている。また、巨大科学に属する核融合炉の開発には莫大な資金投資が必要とされるため、国家としてプロジェクトに関わるに当たって、各国国民の理解を得るための努力も必要とされる。
核融合反応 [編集]
「原子核融合」も参照
原子番号28ぐらいまでの軽い元素では、核子一個あたりの結合エネルギーが比較的小さいので、原子核融合によって余分なエネルギーが放出される可能性がある。しかし、原子核の電荷が互いに反発して反応を阻害するため、実際にエネルギーを取り出して利用できるような形で反応を起こすことが可能なのは、電荷がごく小さい水素やリチウムなどに限られると見られている。実際に核融合反応で発電するためには、原子核が毎秒1000km以上の速度でぶつかりあう必要がある。これを臨界プラズマ条件と呼び、この速度の実現には、D-T反応（重水素と三重水素の反応）では「発電炉内でプラズマ温度1億℃以上、密度100兆個／cm3とし、さらに1秒間以上閉じ込めることが条件」と、いうことになる。2007年10月現在、この条件自体はJT-60及びJETで到達したとされているが、発電炉として使用出来るまでの持続時間等には壁は高く、炉として実用可能な自己点火条件と言われる条件を目指し挑戦がつづいている。
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