このビデオの一部は Surfshark によって提供されています。
「うわぁ…。
うわー！これは巨大だ！」
「JET トカマクへようこそ」 JET トカマク核融合炉を直接見ることは、目を見張るような経験でした
が、皆さんが期待するようなものではありませんでした。 英国の カルハム科学センターで私が目にしたものは、
JET の活動をはるかに超えていました。将来の核融合産業をサポートするために必要な エコシステム全体があり
、英国政府は
そのあらゆる側面を真剣に推進しています。核融合スタートアップに関しては多くの話題が飛び交っている
が、これがうまくいくためには、全体的な視点を持って
周囲の多くの課題に対処する必要がある。それで何が必要になるのでしょうか？そして…トカマクの中に立つのはどんな感じですか?
私はマット・フェレルです…「未定」へようこそ。
核融合エネルギーは常に 30 年先だというのが古いジョークですが、
JET のような長期間にわたる実験のおかげで 、
核融合に対する私たちの理解を前進させ、過去数十年にわたって大きな進歩を遂げてきました。
ほんの数年前には、持続可能なエネルギーの最長記録を樹立しました。
私がこれらのビデオを作成する理由は、テクノロジーに対する私の興奮と興味を共有することです
… 非常に難しい問題 に私たちが団結して取り組むときに人類が何ができるかということ
です。 私は科学者ではないので、これらのビデオは私の学習の旅
と好奇心を共有するものです。そして、私が「英国核ツアー」と名付けた英国への旅も
その一環です。これは、そのツアーについて私がリリースする一連のビデオの最初のものです
。 政府が資金提供する大規模な研究施設から、民間資金による核融合、そして
予想外の 核融合を行う小規模なスタートアップまで、あらゆるものを 見ることができます 。
したがって、それらを見逃さないように、必ず購読して通知をオンにしてください。
このビデオで物事を始めるために、 フュージョンに関しては全体像
を見てみるのが良いだろうと思いました 。そして
、英国原子力庁 (UKAEA) とオックスフォードのカルハム科学センター ほど出発点として最適な場所はありません 。 これは
まさに、核融合エネルギーだけでなく、 それをサポートするために必要なすべてのことに
取り組もうとしている優秀な人々の頭脳によるものです
。 JET と MAST-U トカマクについてはもう少しで 説明します
が、核融合には興味深い課題がいくつかあります。 ちょっと復習しておきますが、私たち全員がよく
知っている原子力発電所について話すとき、それは「核分裂」であり、「u」ではありません。このとき、中性子が大きな原子に衝突し、
原子が 2 つの小さな原子に分裂します。 このプロセス では追加の中性子も放出され
、より多くの原子に衝突してプロセスを継続することで連鎖反応を開始する可能性があります
。原子が分裂すると、大量のエネルギーが
熱の形で放出されます。現在世界中にある原子炉では、
その熱を利用して水を蒸気に変え、タービンを回して電気を生成します。
核融合は核分裂の反対であり、私たちの太陽や 宇宙の すべての星で起こっていることです
。 融合とは、2 つの原子がぶつかり合って 1 つの大きな原子を形成することですが、
1 つの大きな原子は 2 つの別々の原子よりもわずかに軽くなります
。その余分な質量はエネルギーに変換されます。たとえば、
2 つの水素原子が融合して 1 つのヘリウム原子を形成するようなものです。 このプロセス で放出される電力は、
核分裂で放出される電力よりも数倍大きくなります。
トカマクのような原子炉内で核融合反応が確立されると、それを維持するために燃料が必要になります
。 核融合のオプションとなる重要な燃料には、重水素、三重水素 、ヘリウム 3 など、
いくつかの種類があります 。 重水素と三重水素は両方とも水素の重い同位体です。 このグラフを見る と
、重水素 + ヘリウム-3、重水素 + 重水素、および重水素 + 三重水素の出力の違いがわかります
。 位置エネルギー出力がより大きいため、
ほとんどの核融合研究が重水素 + 三重水素に注目しているのはこのためです 。
心に留めておくべき重要なことの 1 つは、重水素 + 三重水素などのこれらの反応の一部は
中性子を生成するということです。そして、中性子は、他の形態の電離放射線とは異なり、
影響を与えるものを実際に放射性物質にする可能性があります。それは中性子放射化と呼ばれるプロセスです。
核融合反応によって生成される放射線は短命です が
、それでも放射線を放出しなければなりません。 特にトカマク型原子炉の維持と闘い、対処する。
そこで私が最初に訪れたカルハム科学センターが意味を持ち、解決策が見えてきました
。本題に入る前に、今日のビデオのこの部分のスポンサーとなってくれた Surfshark に感謝したいと思います
。 公衆 Wi-Fi を使用するときは常に VPN を使用することをお勧めしますが、VPN は 自宅にいるとき
でも非常に役立ちます 。 多くのオンライン サービスは、非常に高度な商業追跡
と機械学習を使用して、非常にターゲットを絞った広告を適用しています...VPN は、
その一部からユーザーを保護できます。 SurfShark の CleanWeb は、広告、トラッカー、悪意のある Web サイトをブロックする優れた機能を備えている
ため、自宅でもインターネットをより安全に使用できます。 また、自分の IP アドレスが
まったく別の国からのものである かのように見せることもできます
。これは 、特定の場所からのみ利用できるビデオを ストリーミングする場合に便利です 。 SurfShark の最も優れた点の 1 つは、
iPhone や Android、Mac や PC など、すべてのデバイスで簡単にセットアップできることです。
SurfShark は、無制限の数のデバイスで使用できる 1 つのアカウントを提供する唯一の VPN です。 私のコード を使用する
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自分で試してみるリスクはありません。リンクは以下の説明にあります。 Surfshark
、そしてチャンネルをサポートしてくださった皆様に感謝します。最初の目的地であるカルハム科学センターに戻ります。
私は、危険な環境 またはアクセスが困難な 機械 を保守するための機械システムを作成することを目的とし
た、厳しい環境におけるリモート アプリケーション機能 (RACE) をチェックする機会がありました
。 彼らが作成したシステムの 1 つは MASCOT と呼ばれ、基本的には
オペレーターの腕と手の延長のように機能します。リモート グリッパーを操作して
、安全な距離でパネルの取り外し、コンポーネントの交換、メンテナンスを行うことができます。
私の最初の疑問の 1 つは、おそらく皆さんも疑問に思っていることでしょうが、
これがなぜコンピューター制御のシステムではないのかということでした。なぜ人間のオペレーターを使用するのでしょうか?
「つまり、これが 1 台のマシンであり、私たちが行うことすべてについて非常に慎重であることを考えると、完全な自動化という点では自動化のレベルはあります
。遅延の影響は
非常に大きいです。この機械が寿命を迎えるまで、この作業は今でも手作業で行われています。
将来的には他の原子炉もより高度な自動化が進み、
長時間運転され、
寿命が長くなり、より日常的な作業が行われるようになるでしょう。これが実験炉である場合、
それはさらに多く、一度だけ何かを行う可能性があります。したがって、自動シーケンスをプログラムするというアイデア
には、それほど大きな価値はありません。しかし、将来の原子炉に導入されるのは間違いありません。」
「そのため、自動化によってロボットを格納したり、ブームを出し入れしたり、
所定の位置に移動したりすることができます。しかし、環境を実際に扱うことになると
、それは人間が引き継ぐのです。」
モニターからわかるように、彼らは原子炉のデジタル ツインを作成し
、その中でシミュレーションを行い、 環境内で何が起こっているか
を複数の角度から見ることができるようにしました 。 オペレーターが実機に触れるまでには
1,000時間のトレーニング時間が必要ですが、私はそれを
数分間 体験しました 。 楽しかったと言っても過言ではありません。
「これはそう、スイッチ用の写真スイッチです。そして
このボタンを押します。グッドボタンがオンになっており、強制的に速度を開始して
アクティブになります。わかった。テーブルに当たることもできます。フォースのスピードが戻るのを感じることができます。うん。"
"わかった。と。ああ、おっと。それはクレイジーだ。」
「ああ、またビンゴだ。」
「 はい …」
これは私が今まで作った中で最高のビデオゲームです。それはとてもクールだ」 「
それで戦ってもいいですか？」 「はい。それは本当にすごいですね」
ブロックの端を感じたり、右手のグリッパーが左手の
グリッパーにぶつかったり、テーブルからブロックを持ち上げたときにブロックの重さを
感じたりすることができまし た。 「施設の床には、
さまざまなテクノロジーを使用した実験のための広大な作業エリアがあります。あまり
ウサギの穴に陥るわけではありませんが、チームとの会話の中で、彼らは
機械駆動のロボット工学 を実験している理由を説明しました」 、ギアやモーターなどのものと、MASCOT が使用するようなケーブルを使用します。
「これらは既製の両手マニピュレーター ロボットであり、私たちはこれに取り組み始めており、
そのような既製の技術を適用することにどのような価値があるかを検討しています。」
「彼らの間では使用しているテクノロジーが大きく異なります。
マスコットなどの既製ロボットのようなケーブル駆動システムとは対照的に、
これは 概念的なシャフトとギアを使用してすべて機械的に駆動されます 。
それらにはさまざまな利点と欠点があります。ケーブル駆動のものははるかに器用で、
はるかに軽く感じられますが、機械駆動のものは放射線耐性がはるかに優れています。」
このセットアップを試してみると、私が使用していたトレーニング システムに多少似ているように感じましたが、
ギアのカチカチ音やグラインド感も感じられました。慣れるまでに 1 分かかりました
が、…自慢するつもりはありませんが、かなり早く覚えたと思います。驚く
ほど早くマシンに適応し、基本的な
コツを習得できます。私がこれまでビデオゲームをプレイしてきたことも役立っているかもしれません。
しかし、その訓練があったとしても、 実際のトカマクで使用する前に、現実世界で
テストするためのものが必要です 。 そのため、チームが訓練するための等身大のレプリカが用意されています。
私は クリスマスの朝、トカマクの中に入って 装置の大きさと範囲
をよりよく理解する 子供のような気分でした
。 知らなかった方のために付け加えておきますが、JET は巨大なドーナツのような形をしています
が、その名前にはジョイント ヨーロッパ トーラスというヒントが含まれているため、それほど驚くべきことではありません。
「これがそのトーラスの内部です。ここは私たちがトレーニングをしに来て、
私たちが実際に使用しているリモートマニピュレーターであるマスコットを使用して練習する場所です。 本質的には 、マシン内部の 1 対 1 のレプリカのようなものです
。つまり、すべてゼロから作られたものです… 私が今いる このセクションを除けば 、これはジェット機の実際のオクタの 1 つです。 つまり、ジェットは
8 つのセグメントに分割されていますが、実際には 9 つあるため、予備が訓練施設の一部を構成します。」
「それで、マスコットがここに蛇行してきました。そして、タスク モジュールを別の
開口部から取得します。タスクモジュールはテーブルですが、派手なテーブルです。 また、 マシンをできるだけ早くオンに戻すことが
非常に重要であるため 、オペレーターは基本的に
、実際に実行する必要があるすべてのタスクをマシン内で 練習できます。したがって、
オペレータが自分が何をしているのかを理解し、自分が何をしているのかを熟知していることが非常 に重要です。
ボルトをどこかやここに落とすと良くないからです。しかし、JET の内部にボルトを落とすと非常に
危険です。つまり、ここは彼らが練習に来る場所であるだけでなく、技術者も同様に練習に来る場所でもあります 。時々、人を派遣しなければならないこともありますが、彼らも同じエリアで練習に来ます。」
核融合炉の維持は RACE の研究の重要な部分ですが、RACE が
行っていることの唯一の応用ではありません。 人間が安全に作業する
のが難しい危険な物質や環境を扱う他の産業 にも、より幅広い用途があります
。私たちは、このトピックに関する将来のビデオの可能性を検討していますので
、もっと見たいと思われる場合はお知らせください。ロボット工学について。
私は RACE で見たことのほんの表面をなぞっただけですが、さまざまな実験のすべてに驚かされました
。これは、私が考えたことも考えたこともなかった核融合エネルギーの側面です。
次に私が訪れたのは、より新しい MAST-U トカマクで、トアカマク科学部長の
フルビオ ミリテッロ博士と話をすることができました。これは、私が冒頭で述べたこととまさにつながります。
核融合はいつも 30 年先だというジョークは、
過去 40 ～ 50 年間に起こった驚くべき進歩をすべて無視しています。 フルヴィオさん
は施設で運用されている 初めてのトカマクを見せてくれました …妙にかわいかったです。
「私たちのツアーはここから始まります。これはトカマク型原子炉であり、私たちが現場で行った実験だからです
。模型ではなく、本物です。 1960年代。また、この
分野が 40 年、50 年でどれだけ進化したかを知るためにも、これは信じられないほどの
進歩です。文字通りテーブルの上に置くことができるデバイスから、おそらく後で JET で目にすることになるものまで。」
つまり、小規模な卓上実験から大規模な施設へと発展してきました。
MAST-U (Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade) プロジェクトは UKAEA にとって重要です。
これは、クリーンで 安全かつ豊富なエネルギー
を供給する、商業的に実行可能な核融合発電所の実現に向けた大きな一歩となる 。 MAST-U
は、商用核融合発電を実現するために必要な プラズマ排気という重要な課題の解決に焦点を当てており、
Super-X と呼ばれる新しいプラズマ排気システムは、熱と電力負荷を軽減するように設計されており、
ダイバータ コンポーネントを長持ちさせる可能性があります。より長いです。フルビオとの会話の中で、
発電に使用されない余剰熱をどのように処理するかという点から、
ダイバータは今後の商用発電所の設計の鍵となると彼は述べました
。 「基本的には、熱いコーヒーが入ったカップのハンドルです。つまり、
私たちの血漿は私たちが飲みたいコーヒーなのです。それは私たちが本当に手に入れたいものですよね？」
"右。" 「できるだけ熱いコーヒーを淹れたいのですが、 カップを手で持つだけ では扱いきれません
。 したがってハンドルが必要です…そしてダイバータも同じ
機能を持っています。 この非常に高温で非常にエネルギーの高いプラズマを デバイス の表面から分離しようとします
。 したがって、プラズマエネルギーを転用します。このバージョンのデバイスでは、モックアップ
またはこの機能のこことここにあります。そしてそのコンポーネントは、
この非常に大きなエネルギーデバイスに対応するように特別に設計されています。私たちのこのデザインは世界で最もユニークです。 他に 誰も
それを持っていません。これは Super-X 構成と呼ばれます。これは私たち物理学者が使用する単なる専門用語です
が、この非常に大きなエネルギーに対応するように特別に設計されているという考えです。」
"うん。ダイバーターにはとても興味がありました。なぜそうなったのか…それは
私の理解からすると非常に重要な進歩だからです。」
"はい、そうです。 MAST アップグレードにより、
この新機能に関連する非常に興味深い物理現象がすでに生成されています。 したがって、たとえば、 マシンから出て
くるエネルギーがこの新しいコンポーネントによって非常にうまく処理されることがわかりました 。 そして、私たちが観察したパフォーマンスは、
より標準的な設計と比較して 10 倍も高かったです。したがって、これは本当に良い
結果であり、すでに科学界と議論しており、これを非常に誇りに思っています。
そして、現在行っている新しい実験では、
プラズマがこの装置のこの新しい機能とどのように相互作用するかを理解したいと考えています。そして私たちは、この設計が
将来の発電所の一部になることを非常に期待しています。」 MAST-U の「球状トカマク」設計は、
現在大型の装置で可能であるより
も安価で効率的な核融合エネルギー供給手段となる可能性を秘めています 。 フルビオ氏が述べたように、新しいダイバーターは
排気物質の熱を 10 分の 1 に低減し、
機械のコンポーネントが耐えられる温度で排気を機械から排出することが可能になります。
これにより、マシンの寿命と経済性が向上するはずです。しかし、短期的には、MAST-U の
全体の目的は、実験を継続し、この特定の設計がどのようにプラズマを処理し、
エネルギー出力を増加させるかなどを学習することです。最終的な目標は、発電所への新たな大きな一歩です。
「そして、その要素も非常に重要です。これらの実験装置は物理学を学ぶためだけではなく、
将来の発電所の運転方法を学ぶためのものでもあります。それらを維持する方法、
それらが適切な状態にあることを確認する方法。それらを改善する方法。したがって、これらの実験装置を使用して行われる重要な運用能力の構築もあります
。」
ここで JET の話に戻ります。
「うわぁ…。うわー！これは巨大だ！」
「JETトカマクへようこそ」「なんと…」 「トーラスへようこそ」 「これは巨大だ。」
「これは、これほど大きなトカマクについて論文を書いたときの私の反応です
。初めてここに来た日は、これほど大きいとは信じられませんでした。」
あんなに吹き飛ばされたのは片手で数えられるほどだ。私の
お気に入りの瞬間の 1 つは、アポロ ロケットを製造していた NASA の車両組立棟に入り、
廃止されるスペースシャトルの 1 台を見られたことです。これは
上位にランクされています…しかし、それは私にJETツアーを提供してくれたフェルナナダ・リミニでした。彼女は
核融合エネルギー研究における伝説のような人物で、JET の最近の記録破りの
成果に貢献しました。つまり、JET に直接会えたことだけが素晴らしかったのではなく、実際に会うことができたのです。
フルヴィオのような人がいたり、フェルナンダに JET を案内してもらったりして、次のレベルに引き上げてくれました。
JET は 1980 年代初頭から存在しており、
時間の経過とともに多くのアップグレードと改訂が行われてきました。見た目を見ればその一部がわかります。 ジャックが建てた
家に似ています 。 私がフェルナンダに、JET がなぜこれほど長い間関連性を維持しているのかと尋ねたとき、
彼女の答えはフルヴィオが言いたかったこととうまく結びついていると思いました。
「JET の最大の利点の 1 つは、JET が 物理学チームとエンジニアリング チームが
常に協力して設計され、運用されてきたことです 。つまり、物理学者が壁に感想を書いたり、エンジニアが部屋の隅で
仕事をしたりする だけではありません 。 本当に二人の間に対話があります。 これ
により、たとえば、物理学の画期的な進歩があったとき、たとえば、今から詳しく説明しますが、
80 年代初頭に何かが発見された という 事実が可能になります
。 プラズマをさらに熱くするHモードがありました。
そのための準備は十分ではありませんでしたが、エンジニアリングが
それを認識したため、JET が大幅に変更され、この H モードで動作できるようになりました。」
しかし、JET の重要性を維持してきたのは、物理学者とエンジニアの間の相乗効果だけではありません
。ここ 1 ～ 2 年で世界を席巻し、
すでにすべての核融合研究で役割を果たしているものがもう 1 つあります。それは AI です。
「 私たちが学んでいることの加速
に AI が大きな役割を果たしていると思いますか
?」 「AIは大きな役割を果たしています。それは、プラズマを制御する方法
とプラズマを保護する方法において大きな役割を果たすでしょう。だから、はい、そうなります。」
「私たちは、「ああ、これを実装できるかもしれない」というソリューションを提案しています。
AI によるリアルタイム システムと物理学チームはそれを活用しています 。 そのため、シミュレーションを迅速に繰り返すことができます
。リアルタイムでのシミュレーションも可能です。 最近ではモデルベースのことをリアルタイムで
実行できます が、10 年、20 年前にはできませんでした。」これは、 最近、
核融合研究とスタートアップが加速しているように感じる理由の一例にすぎません
。 つまり、多くの要因がありますが、コンピューター モデリングは
研究を劇的に加速させています。材料科学の進歩により、より小さく強力な磁石を作る超電導体などの工学的課題が解決されています
。これについては、MIT から
独立した Commonwealth Fusion Systems に関する以前のビデオで触れました。多くの困難な問題が解決されつつあります。
JET トカマクは見た目と同じくらい大きくてクレイジーですが、
科学界にとって核融合炉の設計やプラズマと反応の制御方法について学ぶために不可欠なツールです
。彼らは、
物事がどのように機能するかについてさまざまな側面をテストし、そこから学んでいくために、時間をかけてコンポーネントを追加してきました。
しかし、私の心を驚かせたのは、彼らもまた
、約1年後に起こるJETの廃止措置から学ぶつもりだということでした。
「廃炉から学ぶことはできるのですか？」
「ああ、はい、もちろんです。」
"私はそれが好きです。"
「サンプルは、例えば、
内側にあるタイルからサンプルを採取し、それらを分析して、プラズマがタイルにどのような影響を与えているかを確認します。 材料は どのようにして
タイルに埋め込まれますか?これらすべてはどこまで続くのでしょうか？ ニュートロンによって物質は どのように
変化するのでしょうか？ どうやって対処すればいいのでしょうか？ 遠隔操作ですべてを処理できる でしょうか
、それともいつかは人が立ち入る必要があるでしょうか。」
「機械の操作、スキルセット、
機械の操作方法、手入れの方法、分解の方法など、あらゆる面から学んでいることがとてもうれしいです。私はそれが好きです。"
"はい。できる限り多くのことを学ぼうとするという点では、これは間違いなく初めてのことです。」
UKAEA は核融合研究に対して総合的なアプローチをとっています。彼らは新しい施設
を建設しており、現在 、核融合の将来にとって
大きな難関であり、ほとんどの人が最も有望だと考える燃料であるトリチウムの研究を検討している 。 現時点では、
商業発電所を支えるのに十分なトリチウム生産量が世界には存在しない
ため、それはまた別のことだ。彼らはまた、
核融合発電のさまざまなアプローチをサポートするために民間企業と提携しています…彼らは信じられないほど不可知論的な
アプローチを持っています。次のビデオでは、そのうちの 1 社についてお話します。
First Light Fusion ですので、見逃さないように必ず購読して通知をオンにしてください。
私は 、より広範な核融合産業を支援する ために UKAEA が行っている活動の規模と範囲に非常に感銘を受けました
。 そこでの一日中に出会った素晴らしい人々
全員にさらに感銘を受けました 。 オリバー、リア、フルヴィオ、フェルナンダ、
そして私が話した他の皆さんに感謝します。これは私が経験したことのほんの表面をなぞっただけな
ので、Still TBD ポッドキャストや Patreon でさらに詳しく発信していきたいと思います。
それで、あなたはどう思いますか？コメントにジャンプして知らせてください。そして、
あなたのフィードバックのいくつか について議論する私のフォローアップ ポッドキャスト まだ未定をぜひチェックしてください
。 すべてのビデオの広告なしバージョンを入手していただいているパトロンの皆様に感謝します
。そして、見てくださった皆様、ありがとうございました。次回でお会いしましょう。