用語辞典 / 核融合
Q値
核融合で出てきたエネルギーを、プラズマを温めるために外から入れたエネルギーで割った値。Q=1が「損益分岐」、Qが無限大になる状態が「点火」にあたる。
Q=1で出入りがちょうど釣り合います(科学的損益分岐)。ITERはQ=10を目標にしています。磁場閉じ込めでの記録は1997年のJETで、Qは0.62でした[1]。一般には0.67と引用されることが多い値です。
注意したいのは、「入れたエネルギー」をどこで測るかで数字が大きく変わることです。NIFが2022年に出した利得1.5は、標的に届いたレーザーのエネルギーに対する比で、レーザー装置が実際に使った電力(その100倍以上)は含まれていません。
発電所として成り立つには、施設全体で使う電力まで含めた「工学的なQ」が1を大きく超える必要があります。ニュースで「損益分岐を達成」と聞いたら、どのQの話かを確かめるのが大事です[2]。
関連する用語
- 点火核融合反応で生まれたヘリウムの原子核の熱だけで、外から温めなくてもプラズマが燃え続ける状態。
- ローソン条件核融合炉がエネルギーを生み出すために、プラズマの密度・閉じ込め時間・温度が満たすべき条件。1955年に英国のローソンが導いた。
- D-T反応重水素(D)と三重水素(トリチウム、T)が融合して、ヘリウム4と中性子ができる核融合反応。いま開発中の核融合炉のほとんどがこの反応を使う。
Sources
- M. Keilhacker, A. Gibson, C. Gormezano, et al., “High fusion performance from deuterium-tritium plasmas in JET,” Nucl. Fusion 39, 209–234 (1999).
- S. E. Wurzel, S. C. Hsu, “Progress toward fusion energy breakeven and gain as measured against the Lawson criterion,” Phys. Plasmas 29, 062103 (2022).