核融合:燃料問題とその解決方法



最近の科学の進歩と民間投資のおかげで、核融合が再び注目を集めています。しかし、この潜在的なクリーン エネルギー源に対する熱意は、非常に希少な水素同位体の形での核融合燃料の生産という重大な課題に対処しなければなりません。

核融合では、2 つの希少な水素同位体、つまり中性子 1 つと陽子 1 つを持つ重水素と、中性子 2 つと陽子 1 つを持つ三重水素を使用する必要があります。重水素はまれではあるものの (全体の 0.015%)、通常の水中に存在しますが、三重水素は本当に非常にまれで、10 個に 1 個の原子が 18 番目に上がった場合... つまり、存在しません。

トリチウムは通常、重水核分裂炉からも得られます。いつか、核融合炉が稼働すると、中性子とリチウムの相互作用によってそれが達成されるかもしれません。このプロセスでは、1 を超えるトリチウム再生比を達成することを目標として、エネルギー生成とトリチウム生成の間の慎重なバランスが必要です。

トリチウムの生成に最も効果的な同位体であるリチウム 6 の自然存在量は限られています。十分な生産を確保するには、リチウムを濃縮する必要がある場合がありますが、これは複雑で高価なプロセスです。必要なリチウムの量は原子炉の設計によって異なりますが、トリチウム製造に最適な中性子相互作用を確保するのに十分な量でなければなりません。

ITER の場合、次のように計算されます。欧州の実験炉が稼働すれば、世界中のトリチウム埋蔵量がすべて使用されることになる。したがって、核融合プロセスのための燃料の問題があります。

トリチウムを生成しますか?可能ですが、融合現象が発生します

中国科学院合肥物理科学研究所の王海霞教授率いる研究チームは、中性子を照射したチタン酸リチウム(Li2TiO3)濃縮装置を介したトリチウム放出現象の発見を明らかにした。

固体増殖剤の増殖およびトリチウム放出挙動は、核融合炉における固体ブランケットの設計にとって重要です。しかし、ほとんどの増殖炉照射研究では核分裂中性子、イオン源、またはガンマ線源が使用されており、14 MeV での核融合中性子照射に関する知識にはギャップが残っています。したがって、固体増殖炉におけるトリチウムの生成および放出性能に対する高エネルギー中性子の影響を研究するために、核融合中性子源を使用して Li2TiO3 について実験が行われました。

この研究では、核融合中性子照射後のトリチウムを測定および収集するための特殊なトリチウム送達システムが開発されました。このシステムは、100% に近い収集効率を備え、トリチウム収集バブラー、自動交換技術、触媒酸化を組み込んでいます。このシステムは、トリチウムの損失を最小限に抑え、トリチウム水 (HTO) とトリチウムガスの放出を監視することにより、温度、湿度、加熱速度などのさまざまな条件下でのトリチウム放出の挙動を研究することができます。

さまざまな温度における Li2TiO3 のトリチウム放出曲線。クレジット: FU Xuewei

実験結果は、室温では、限定的ではあるが目に見える量のトリチウムが核融合中性子照射された Li2TiO3 サンプルから放出されたことを示し、欠陥の自己修復挙動を示しました。サンプルの温度が上昇すると、Li2TiO3 はトリチウム放出のピークを示し、主に HTO が放出されました。

さらに、スクラバーガス内の湿度、さまざまなトリチウム測定方法、加熱速度などの要因がトリチウムの放出挙動に大きく影響します。

「私たちの結果は、トリチウム放出メカニズムに対する核融合中性子照射の影響を理解する上で新たな洞察を提供します」と王海霞教授は述べた。

核分裂(したがってウランなどの材料を使用する)または核融合から発生する可能性のあるこれらの中性子の供給の問題が常に残りますが、この場合は非常にエネルギー的に高価なプロセスが必要になるか、低エネルギーで実験するのは興味深いでしょう。 -高価な機器ですが、今のところ、 中性子発生器のような低中性子放出を備えています。


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これは、Fri, 24 May 2024 19:37:35 +0000 の https://scenarieconomici.it/fusione-nucleare-il-problema-del-combustibile-e-come-risolverlo/Scenari Economici に公開された記事の自動翻訳です。