核融合条件
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核融合条件とは、核融合反応を持続的に発生させるために必要な物理的条件のことです。これには、反応を起こすための高温、十分な密度、そして反応が十分な時間持続することが必要です。これらを満たすために、以下の3つの主要な条件が挙げられます。
1. 高温
理由: 核融合反応を起こすためには、原子核（例えば水素同位体の原子核）を非常に近づける必要がありますが、これを妨げるのが静電反発力（クーロン障壁）です。この障壁を乗り越えるには、粒子が非常に高いエネルギー（速度）を持つ必要があります。
温度の目安:
核融合反応を効率的に起こすには、プラズマの温度が数千万〜1億度以上が必要です。 例えば、トリチウム（T）とデューテリウム（D）の反応では約1億度が目安とされています。
2. 高密度
理由: 核融合反応を効率よく進めるには、反応する粒子（原子核）が頻繁に衝突する必要があります。そのためには、プラズマの密度が十分に高いことが重要です。 密度の目安:
プラズマ密度は $ 10^{19}〜$ 10^{21} 粒子/cm³ の範囲が目安とされます。 高密度であるほど衝突の確率が高まり、核融合反応の速度が上がります。
3. 閉じ込め時間
理由: プラズマが高温・高密度を保つためには、それを閉じ込める仕組みが必要です。プラズマが十分な時間閉じ込められなければ、熱や粒子が逃げてしまい反応が持続しません。 閉じ込め時間の目安:
プラズマがエネルギーを維持するためには、閉じ込め時間が少なくとも数秒以上必要とされます（磁場閉じ込め方式の場合）。 4. ローソン条件（Lawson Criterion）
これらの3つの条件を統合した指標が ローソン条件 です。これは、核融合反応をエネルギー的に持続可能にするための最小条件を示します。
ローソン条件は以下のように表されます：
$ n_e \tau_E > \frac{kT}{\langle \sigma v \rangle}
ここで：
$ kT: 温度に比例するエネルギー
$ \langle \sigma v \rangle: 反応断面積と相対速度の積の平均
実用的な目安：
DT（デューテリウム-トリチウム）反応では $ n_e \tau_E \sim 10^{14} \, \text{秒・cm}^{-3} が目標。
5. 実際の閉じ込め方式
核融合条件を満たすためには、プラズマを適切に閉じ込める技術が必要です。代表的な方式には以下があります： 1. 磁場閉じ込め方式: トカマクやヘリカル装置が代表例で、強力な磁場を利用してプラズマを閉じ込めます。 2. 慣性閉じ込め方式: 高出力のレーザーや粒子ビームで燃料を一気に圧縮・加熱して核融合反応を起こします。 核融合条件が重要な理由
核融合条件は、核融合をエネルギー源として利用するための技術的課題を明確にする基準です。これを達成するために、世界中でさまざまな研究が進められています。ITERやNIFなどのプロジェクトも、この条件を実現するための最先端の取り組みの一部です。