融合

安全かつ豊富なエネルギー生産のための核融合を実現するため、現在二つの戦略が追求されている:磁気閉じ込めと慣性閉じ込めである。いずれの場合も、目標は燃料混合物を十分な密度と温度まで高め、核融合を達成し正味エネルギー増益をもたらすのに十分な時間維持することである。

圧縮と点火の戦略

慣性閉じ込め核融合(ICF)は、数ナノ秒の時間スケールで高エネルギーレーザービームを球状燃料ターゲットに集束させ、ターゲットを断熱的に圧縮・加熱し、追加のレーザービームを用いて核融合プロセスを点火する技術である。究極の目標は、慣性核融合エネルギー(IFE)と呼ばれる発電プラントでのエネルギー生産である。これには、電力網へ有意義かつ収益性の高い電力供給を実現するため、十分な総平均出力と壁プラグ効率を備えたレーザービームの提供が求められる。

圧縮・点火戦略については専門家間で依然として見解が分かれるものの、kJ級レーザーに対する共通の必要性は存在する。探索研究段階では数ショット/分の動作、実用化段階では高繰り返し率(典型的には10Hz)と高壁プラグ効率での動作が求められる。

圧縮においては、圧縮プロセスを最適化するためにレーザーパルスの時間プロファイルを整形する能力が重要な技術的側面の一つである。この機能は、Amplitude社のナノ秒レーザー(Intrepid-Agilite)で日常的に使用される柔軟なシードレーザーによって保証される。

点火のための戦略の一つは、圧縮された標的を貫通して核融合プロセスを点火する陽子を生成することである。二次光源のセクションで述べたように、陽子生成はレーザードライバーの時間的コントラストの質に依存する。

アンプリチュード社は高エネルギーナノ秒レーザー分野のリーダーであり、過去10年間に高繰り返し率での高強度レーザー励起を中心に顕著な成果を上げてきた。この独自のノウハウは、慣性核融合の課題に取り組むソリューションを迅速に開発するための重要な出発点である。

さらに、高コントラストレーザーにおける長年の経験が、アンプリチュード社を核融合研究の最前線に位置づけている。

主要な構成要素とプロセス

核融合は、極限の密度と温度下で軽元素を融合させることで、安全かつ豊富なエネルギー供給を目指す。主に二つの手法が研究されている:磁気閉じ込めと慣性閉じ込めである。慣性閉じ込め核融合(ICF)では、高エネルギーレーザービームが燃料ターゲットをナノ秒単位で圧縮・点火する。

  • 高エネルギーナノ秒レーザー:最適化された時間プロファイルによる圧縮効率の向上。
  • 高コントラストレーザーシステム:点火戦略のための信頼性の高い陽子生成を実現。
  • 高繰り返し・高効率アーキテクチャ:研究段階から慣性核融合エネルギー(IFE)発電所への移行に不可欠。

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