夢のエネルギーと言われる核融合発電の実現に向けて、多岐にわたる課題に挑戦すると共に、そこから得られた学術的知見を他分野へも応用展開しています。
核融合発電は原子力発電とは違って原理的に暴走することがなく、原料は海水から取り出すことができるため、安全でクリーンかつ持続可能なエネルギー源として期待されています。アメリカの研究所で入力エネルギーの1.5倍の出力エネルギーが得られるなど、原理実証がなされてきていますが、発電炉が稼働するまでにはまだまだ多くの課題があります。私はそれらの課題に挑戦すると共に、そこから得られた学術的知見を他分野へも応用展開しています。
核融合反応を起こすには、重水素と三重水素という水素の仲間を加熱し、1億℃以上という超高温の状態にすることが必要です。ここから莫大なエネルギーを取り出すには、プラズマ閉じ込めという技術が最も重要で、磁場閉じ込めと慣性閉じ込めという2つの方法が知られています。前者は、電磁石で発生させた強力な磁力で長時間高温プラズマを閉じ込める方法。後者は、水素燃料に非常に強いレーザーを当てることによって、一瞬で燃料を圧縮し、超高温の核融合反応を起こす方法です。１回の反応は非常に瞬間的ですが、これを繰り返すことで核融合発電を継続します。
どちらの方式であっても炉に燃料を供給する必要があります。私は電磁力を用いた多段階加速方式により、シンプルかつ汎用性のある供給装置を開発しています。設計に不可欠な磁化ダイナミクスの解明にも取り組み、極短時間変化磁場下での磁性体挙動を数値解析と実験により明らかにしています。また、核融合プラズマで問題となっている乱流を可視化するため、レンズを用いないマイクロ波カメラの開発も進めています。機械学習を用い、受信分解能を上回る高解像度画像の再構成に成功しました。これらの技術は、核融合分野に限らず、医療、宇宙など多くの他分野に応用が期待されています。
具体的には、以下のような研究や応用技術に結びつくと考えられます。
・極短時間変化磁場化での磁化ダイナミクスの解明
・非接触という特色を生かした衛生的な医療器具搬送や省エネルギーな宇宙搬送
・計測分解能を超える高度解析によるプラズマ乱流の物理解明
・雨や霧の中でも見える車載カメラや X 線被爆のない医療画像診断
| 研究情報 | |
|---|---|
| ジャーナル | Plasma and Fusion Research |
| タイトル | Development of Target Injection System by Using Electromagnetic Coils |
| 著者 | Mayuko KOGA, Sotaro UCHINO, Eiki MAEDA |
| メンバー | Mayuko KOGA |
| URL | https://www.jstage.jst.go.jp/article/pfr/18/0/18_2404060/_pdf |
| 共同・受託 研究実績 | |
| 期間 | 2024/4/1～2026/3/31 |
| テーマ | 核融合燃料の姿勢制御に関する研究 |
| 相手先 | EX-Fusion |
| 予算 | 1100000 |
