核融合炉のあらゆる部品は、最大限の効率を実現するように設計されています。少なくとも理論上は。しかし現実には、核融合に近づくために選ばれた材料が必ずしも期待通りの性能を発揮するとは限らず、核融合反応を妨げる構造上の欠陥が生じることがあります。
水素燃料を安全に貯蔵するために使用されるダイヤモンドカプセルも例外ではありませんが、新たな研究は、これらの材料の欠陥を事前に解決したいと考えている研究者にとって、いくつかの指針を示しています。最近のMatter誌に掲載された論文で、材料科学者たちは、核融合実験の極度の圧力がダイヤモンドカプセルに欠陥をもたらし、最終的には実験 自体に悪影響を及ぼす仕組みを説明しています。
「これらの欠陥は爆縮の対称性を乱し、エネルギー収量の低下や点火の阻害につながる可能性がある」と研究者らは声明で説明した。実験の実施にどれほどの費用と時間がかかるかを考えると、ダイヤモンドカプセルの設計を理解し改善することに細心の注意を払うことは、核融合プロジェクトに大きな利益をもたらす可能性があると研究者らは付け加えた。
理論上、核融合は2つの軽い原子を結合させて莫大なエネルギーを生み出す代替エネルギーです。重い原子を分裂させてエネルギーを生み出す核分裂とは異なり、核融合は有害な放射性廃棄物を残しません。しかし、ここで紹介した理由を含め、多くの理由から、核融合技術の普及は未だに遠い道のりです。今日の原子炉は核分裂反応を利用して稼働しています。
頑張れ、ダイヤモンド
ローレンス・リバモア国立研究所の国立点火施設（NIF）のような大規模施設では、核融合反応に用いられる2つの水素同位体である重水素と三重水素をダイヤモンドカプセルに封入しています。NIFでは、強力なレーザーを用いてこれらのカプセルを超高圧まで圧縮します。理想的には、これにより対称的な爆縮（システムが自己崩壊する）が引き起こされ、核融合を誘発するはずの高圧・高温環境が作り出されます。
しかし、論文によれば、ダイヤモンドは「本質的に脆い物質」であるため、その構造が過酷な条件にどのように反応するかを研究することは困難です。そこで研究者たちは、ダイヤモンドにナノ秒ごとに連続的に衝撃圧力を加え、一定の力がダイヤモンドの結晶構造にどのような影響を与えるかを記録する実験を行いました。
研究者たちは、欠陥が約115ギガパスカル（大気圧は約1,000ヘクトパスカル、1ギガパスカルは1,000万ヘクトパスカルに相当）の圧力で発生することを発見した。研究者によると、欠陥は「微細な結晶の歪みから、完全に無秩序な狭い領域、つまりアモルファス化まで」の範囲に及んだ。言うまでもなく、これは安全で機能する核融合炉の開発を目指す科学者にとって良いニュースではない。
念のため言っておきますが、この論文は安易な解決策を提示しているわけではありません。むしろ、核融合によって世界に大量のエネルギーを供給できるようになる前に、研究者が解決しなければならない課題のリスト（網羅的ではないものの）に新たな課題が加わったと言えるかもしれません。核融合の実現はさらに10年先になる可能性もありますが、科学者たちが安全でクリーンなエネルギーを実現するという目標に強い決意を持っている限り、その時間をかける価値は十分にあります。
訂正：この記事の以前のバージョンでは、1ヘクトパスカルは1000万ギガパスカルに相当すると誤って記載されていました。正しくは1ギガパスカルは1000万ヘクトパスカルに相当すると記載すべきでした。
