核融合はいつまでたっても10年先の話のように思えます。開発を加速させるため、一部の科学者は常温核融合の可能性に目を向けています。これは、よりシンプルな装置を用いて室温で核融合を実現しようとする仮説上の技術です。言うまでもなく、この誇るべき目標を達成した人はいませんが、ある化学者チームは実現に近づいていると考えています。
本日Nature誌に掲載された論文で、ビール冷蔵庫ほどの大きさの粒子加速器「サンダーバード」が紹介されています。この卓上型原子炉はプラズマ科学に基づき、水素同位体である重水素イオン2個を融合させて核融合反応を引き起こします。論文によると、研究チームは電気化学セルを用いて重水素イオン「燃料」を同時に生成することで、核融合反応率を15%向上させました。これは、電気化学と核融合科学の「信頼できるつながり」を初めて実証した事例であり、このアイデアは35年前に提案されたものの却下されたと、研究主任著者のカーティス・ベルリンゲット氏はGizmodoとのビデオ通話で語りました。
「私たちの研究の特別な点は、プラズマ科学と電気化学科学を初めて融合させたことです」と、カナダのブリティッシュコロンビア大学（UBC）で脱炭素化を専門とする化学者、ベルリンゲット氏は付け加えた。「未知の科学を探求し、核融合研究の工学的側面を「より容易にスケールアップし、この技術をより迅速かつ容易に実用化すること」を目指していると彼は述べた。
低予算の核融合炉「サンダーバード」
サンダーバードは主に3つの部分で構成されています。まず、重水素ガスを充填したプラズマスラスタがガスをイオン化し、重水素イオンをパラジウム金属ターゲットに向けて発射します。時間の経過とともに、パラジウムは重水素イオンで満たされ、最終的に重水素イオン同士が衝突します。この反応は核融合反応と中性子の放出を引き起こし、これが「核融合が実際に起こったことを示す確固たる核反応」として機能し、核融合が実際に起こったことを示すとベルリンゲット氏は説明しました。
重要なのは、反対側に電気化学セルがあることです。このセルが作動すると、重水分子を分解して重水素イオンを生成し、パラジウムターゲットに供給します。これにより原子炉の燃料密度が上昇し、結果として核融合の成功確率が高まります。
常温核融合の奇跡はないが、それでも画期的な進歩だ
サンダーバードは、核融合実験で重水素と併用されることが多い希少かつ不安定な同位体であるトリチウムに依存していません。とはいえ、サンダーバードの開発チームはエネルギーの奇跡を主張しているわけではなく、既存のエネルギーを置き換えるほどのものではないとベルリンゲット氏は述べました。原理的には、核融合イベントの発生確率を高めるためにトリチウムを使用することは非常に理にかなっています。
サンダーバードは「核融合反応をこれまでとは全く異なる視点から見るためだけに」設計されたとベルリンゲット氏は説明し、この分野では核融合に対する電気化学的アプローチの有効性について長年論争が続いており、その論争は常温核融合の可能性にまで遡ると指摘した。
「我々が行ったのは、再現性のある実験検証であり、電気化学を用いて核融合率を実際に高める方法を示したことです」と彼は述べた。したがって、この論文の焦点は、重水素を生成する電気化学セルの存在が核融合率に有意な影響を与えるかどうかを明らかにすることにあった。
「この実験は、答えがイエスであることを明確に示している」とベルリンゲット氏は述べた。
核融合の副産物
「これらは非常に画期的な進歩だが、エネルギー効率の高い核融合は依然として課題である」と、今回の研究には関与していないスタンフォード大学の研究者、エイミー・マッケオン＝グリーン氏とジェニファー・ディオン氏は、News & Views誌の同時掲載記事で述べている。電気化学を用いて核融合率を向上させることは「大きな進歩」だが、「電気化学は標的の準備に用いられたものの、それ自体が核融合を引き起こすわけではない」という点に留意する必要がある。この分野の初期の歴史を考えると、これは重要な違いである」。
しかし、マケオン＝グリーン氏とディオンヌ氏は、サンダーバードのアプローチが「アクセスしやすいベンチトップ原子炉による低エネルギー核融合のより広範な調査」の魅力的な機会を提供するというベルリンゲット氏の意見に同意している。
しかし、サンダーバードは核融合以外の研究にも予想外の応用を示唆しています。例えば、彼らが用いた技術は超伝導金属を扱うエンジニアにとって有用である可能性があり、また、重水素化薬剤といった医療分野への応用の可能性もあると、ベルリンゲット氏は付け加えました。繰り返しになりますが、この最新の研究は、長年の課題に対する学際的なアプローチの力を示すものだと彼は述べました。
「大きな進歩を遂げるには、様々な分野の人材を結集する必要があると強く信じています」とベルリンゲット氏は付け加えた。「そして、この原子炉がその実現に貢献してくれることを願っています。」
確かに、核融合はまだ10年先かもしれません。それからさらに10年先かもしれません。 しかし、私にとって最も印象的なのは、こうした様々な核融合の試みから、どれほど多くの素晴らしい科学が生まれているかということです（偏見だと言われるかもしれませんが、科学者たちは本当に素晴らしいものを次々と生み出しています）。ですから、核融合のニュースにイライラしたり、苛立ったりするなら、これまでの進歩を祝うのも、良い解決策になるかもしれません。
