DOE、点火突破後に慣性核融合エネルギープログラムを開始

昨年のローレンス・リバモア国立研究所の核融合の躍進に続き、DOEは慣性核融合エネルギーの進歩を促進するための新たな研究拠点を創設しており、初期核融合産業の育成に特化した別のプログラムを通じて慣性核融合炉のコンセプトを開発する2社に資金を提供している。

5月に開催されたローレンス・リバモア国立研究所の点火画期的祝賀会で講演するジェニファー・グランホルムエネルギー長官（中央）。 彼女の隣には、下院科学委員会のランキングメンバーであるゾーイ・ロフグレン氏（民主党-カリフォルニア州）（左）とローレンス・リバモア国立研究所所長のキム・ブディル氏がいる。 (画像クレジット – LLNL)

エネルギー省の核融合エネルギー科学プログラムは先月、レーザーなどのツールを使用して燃料ターゲット内の原子核を核融合まで圧縮する慣性核融合エネルギー（IFE）に特化したプロジェクトの提案を募集していると発表した。 DOEは数十年にわたり、核兵器計画を通じて慣性核融合研究を支援してきたが、昨年のローレンス・リバモア国立研究所によるレーザーの「点火」、つまり正味エネルギー増加の成果を受けて、エネルギー生成の研究開発への資金提供に対する関心が高まっている。融合実験。

同省は、公募を通じて総額4,500万ドルの助成金を授与する予定で、一連のIFE「科学技術イノベーションハブ」を創設し、それぞれが4年間にわたって年間200万ドルから400万ドルを受け取ることになる。 DOEの指導者らは、IFEが実用的な電源となり得るかどうかの検討には数十年かかる可能性が高いと警告しており、それに応じてその公募では、ハブ提案は昨年後援したワークショップを通じて優先された基礎研究に焦点を当てると規定されている。

IFE イニシアチブは、パイロット発電所の建設への道を開くために核融合エネルギー科学プログラムが行っているより大きな軸の一部です。 たとえば、このプログラムは、新しい「マイルストーンベースの」資金提供イニシアチブを通じて、民間核融合ベンチャーへの支援を強化しています。 この取り組みにより、2 つの IFE コンセプトを含むパイロット核融合プラントのコンセプトを支援する 8 件の助成金が授与され、これらの企業が進歩するにつれてさらに多額の資金が提供されることが約束されています。 しかし、連邦支出をめぐる最近の交渉の方向性を考慮すると、議会が今後どれだけの資金を提供するかは疑問だ。

DOE の新しい IFE 補助金を通じて資金提供されたハブは、燃料ターゲットの物理学の理解を深め、製造方法を改善し、燃料ターゲットにビームを迅速に集束させるなど、いくつかの目標に取り組む予定です。 他の目標には、レーザーやその他の核融合ドライバーの「拡張性、モジュール性、生存性、コンパクトさ、コスト」の改善や、「大規模施設での高利得ターゲット設計」を検証する実験の実施などが含まれる。

ハブはさらに、インターンシップや交換プログラムを通じて IFE 労働力の育成に貢献することが期待されています。 各ハブ提案には複数の機関が含まれる可能性がありますが、主導機関は米国に拠点を置き、慣性核融合法の「実証済みの経験」を持っている必要があります。

DOE の要請は、IFE 科学技術促進研究 (IFE-STAR) と呼ばれる新しいプログラムの最初のものであり、2018 年のエネルギー省研究イノベーション法に最初に盛り込まれた議会の指示を満たすものです。その後、議会は 2020 年のエネルギー法を通じて DOE を要請しました。 IFEに年間2,500万ドルを費やす一方、核融合エネルギー科学プログラム全体では10億ドル以上の支出目標を設定する。 しかし、このプログラムへの最近の支出額ははるかに緩やかに増加しており、今年は 7 億 6,300 万ドルとなっています。 DOEはまた、IFEへの資金提供アプローチにおいて慎重になるよう努めており、助成金プログラムを開始する前に昨年のワークショップからの指針を待っている。

議会の指示に加えて、2013年の全米アカデミー報告書によって、その点火のマイルストーンが「国家的で調整された広範な」IFEプログラムを開始するのに最適な地点であると特定されたという事実によって、DOEがIFEを支援する機運も高まった。 DOEは当初300万ドルしか提案していなかったが、今年度はIFEに最大1,000万ドルを約束しているが、今後も比較的限定的な資金提供を続ける予定で、2024会計年度には10億ドルを超える資金要請の一環として1,500万ドルを要請する予定である。核融合エネルギー科学プログラム全体。

IFEプログラムの認可は、議会が核融合エネルギー科学プログラムについて概説した広範な方向転換の一環である。 この推進の他の要素には、マイルストーンベースのプログラム、核融合炉で使用される材料の研究開発努力の拡大、核融合エネルギー生成への最も普及しているトカマクベースのアプローチから逸脱した「代替的で実現可能なコンセプト」の支援などが含まれる。

この方向転換を議会で最も支持している人の中には、下院科学委員会のランキングメンバー、ゾーイ・ロフグレン氏（民主党-カリフォルニア州）がいる。同氏の選挙区はリバモアに近く、DOEに対し新たな核融合活動の実施を加速するよう圧力をかけている。

ロフグレン氏は最近の公聴会で、エネルギー省の10億ドルの要請と、エネルギー長官ジェニファー・グランホルムがレーザー核融合における同研究所の成果を祝うリバモアのイベントで発表したIFEの要請を称賛した。 「火がついた今、研究開発の観点からこれについてもっと大きく考えるべきかどうか疑問に思っています」とロフグレン氏は語った。

ロフグレン氏はまた、ジェリ・リッチモンド科学・イノベーション担当次官に、エネルギー省の予算要求には含まれていない代替的で実現可能な概念プログラムについて、また、核融合エネルギー科学が同省の原子力エネルギー局と同様の応用研究開発局であるべきかどうかを尋ねた。

「これは私がずっと考えてきたことです」とリッチモンドは答えた。 「そして、私が今考えているのは、もう少し考えてみましょうということです。やるべき基礎的な作業がたくさんあるので、人々の期待をあまり高めたくないからです。」

議会初議員のブランドン・ウィリアムズエネルギー小委員長（共和党、ニューヨーク州）も、核融合にはさらなる連邦資金が必要であると示唆し、「商業パートナーや民間パートナーが核融合から取り残されているように私には見える」と述べた。他のエネルギー源に比べて不十分な量の連邦資金を受け取っています。」

核融合への民間投資は現時点で連邦政府の支援をはるかに上回っており、核融合産業協会によると、2022年の時点で総額47億ドルに上る。 DOE のマイルストーンベースのプログラムは、民間の取り組みを支援する初めての大規模な取り組みであり、最初の報奨金は 8 社に渡って総額 4,600 万ドルに達します。 それらの企業の1つであるコモンウェルス・フュージョン・システムズは、発電炉に移る前に点火が可能な小型トカマクを構築するために、すでに20億ドル以上のベンチャー資金を調達している。 もう 1 つの賞は、CFS と同様にコンパクトなトカマク設計の開発を急速に進めている英国企業 Tokamak Energy の米国子会社に贈られました。

他の 6 つの賞は、IFE 設計を追求している Xcimer Energy と Focused Energy を含む、開発が進んでいない核融合コンセプトに授与されました。 2 つの賞は、トカマクに似ていますが、より複雑な形状を採用するステラレーターのコンセプトに贈られました。 もう 1 つの賞は「Z ピンチ」システムへの資金提供であり、最後の賞は「コンパクト磁気ミラー」アプローチの支援です。

グランホルム氏は受賞発表の際、「このような多様なポートフォリオに資金を提供することで、私たちの最終的な目標は、最も強力なソリューションがトップに上り詰め、米国の家庭や企業にクリーン核融合エネルギーをもたらすための明確な道筋を立てるのに役立つことである」と述べた。

DOEは、主に新たな技術的およびプログラム上のマイルストーンを達成する企業をさらに支援するために、官民融合ベンチャーに対する年間支援を2024会計年度に1億3,500万ドルに増額することを要請した。 しかし、核融合エネルギーに対する議会の支持にもかかわらず、共和党と民主党が今後2年間、国防以外の裁量的支出を実質的に横ばいに保つことで合意した最近の債務上限交渉を受けて、こうした増加が実現する可能性は低くなる可能性がある。

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