トカマク・エネルギーの磁石技術が米国で試験へ : New Nuclear

Jan 31, 2024

2023 年 4 月 28 日

英国のトカマク・エナジーは、自社のガンマ線クライオスタット・システムをニューメキシコ州アルバカーキにある米国エネルギー省のサンディア研究所に送り、核融合発電所の寿命にわたる性能をテストするために極端な条件にさらすことができるようにする予定である。

オックスフォードシャーに本拠を置く同社は、核融合エネルギーの生成には水素燃料を閉じ込めて制御するための強力な磁場が必要で、水素燃料はトカマク内で太陽よりも数倍高温のプラズマになると述べた。 高エネルギープラズマ中性子からの放射線のほとんどはトカマクのシールドによって吸収されますが、発電所の効率的な運転を維持するには、磁石が二次ガンマ線に耐えることができなければなりません。

トカマク・エナジーは、2030年代に核融合発電を実現するという使命の一環として、専門のガンマ線クライオスタット・システム（磁石に断熱を提供する真空装置）を構築し、稼働させた。

同報告書によると、テストシステムは今後、サンディア研究所にあるガンマ線照射施設（GIF）で分解、輸送され、再構築される予定だという。同施設は、トカマク・エナジーの高温超電導（HTS）を露出させながらシステムを収容できる世界でも数少ない場所の1つである。 ) 発電所への磁石は、ガンマ線の強度とエネルギーにおいて十分な代表的な線量率を示します。

個々の磁石のセットに関する研究と分析は、ニューメキシコ州の施設で 6 か月間実施されます。この施設は非常に強力であるため、わずか 2 週間で 60 年間の寿命試験を行うことができます。

トカマク・エナジー社のHTSマグネット開発マネージャーのロッド・ベイトマン氏は、「当社の先駆的な磁石技術は、核融合発電所を将来も稼働し続けるために、極限条件に耐える必要がある」と述べた。 「専門のサンディア研究所は、ガンマ線にさらされたときの磁石の耐久性と性能をテストできるように理想的に構成されています。商用核融合に向けて事業を拡大するにあたり、今すぐ限界を押し上げることが不可欠です。」

サンディア国立研究所のGIF施設監督官であるドン・ハンソン氏は、「GIFは、大きな試験対象物に高線量のガンマ線を照射できるユニークな施設である。我々はトカマク・エナジーと協力して核融合技術を進歩させることを楽しみにしている。」と付け加えた。

2月、トカマク・エナジーは、核融合発電所関連のシナリオで組み立ておよびテストするための世界初の新世代HTS磁石セットを構築したと発表した。 その新しい Demo4 施設は、38 キロメートルの画期的な HTS テープを使用して製造された 44 個の個別の磁気コイルで構成されており、電気抵抗ゼロで電流を流し、従来の超電導材料に比べて必要な冷却電力が 5 分の 1 です。

HTS テープは、主に強力で導電性の金属で作られた多層導体ですが、「希土類バリウム銅酸化物」(REBCO) 超電導材料の重要な内部コーティングが施されています。 通常、テープは幅 12 mm、厚さ 0.1 mm 未満で、REBCO が薄いコーティングとして蒸着されています。 HTS テープをコイルに巻くと、従来の超電導磁石よりもはるかに高い磁場を生成できると同時に、占有スペースがはるかに小さくなり、必要な冷却電力もはるかに少なくなります。

トカマク・エナジーのロードマップは、2030年代半ばに商用核融合発電所を導入することになっている。 そこに到達するための計画は、「高温超電導磁石の可能性を最大限に実証」するため、2026 年に ST80-HTS を完成させ、その能力を実証する予定の核融合パイロットプラント ST-E1 の設計に情報を提供することである。 2030 年代初頭には、最大 200 MW の正味電力が生産される予定です。

トカマクは1月、日本の古河電気工業とST80-HTSプロトタイプ核融合装置用に「数百キロメートル」のHTSテープを供給する契約を結んだと発表した。 HTSテープは古河電工が開発・供給しており、米国ニューヨークにあるグループのSuperPower Incの拠点でテープの生産が進行中です。

World Nuclear News による調査および執筆

WNN は世界原子力協会の広報サービスです。

WNN は世界原子力協会の広報サービスです。

WNN は世界原子力協会の広報サービスです。

WNN は世界原子力協会の広報サービスです。