核融合では、水素原子の重水素(中性子1個)とトリチウム(中性子2個)が、核融合しヘリウムと中性子1個ができる反応を利用。
国立科学技術研究開発機構 の先進プラズマ研究開発 から部分引用でご紹介
誰でも分かる核融合のしくみ
https://www.qst.go.jp/site/jt60/4935.html
たった1グラムの DT 燃料の核融合反応から発生するエネルギーは、タンクローリー1台分の石油(約8トン)を燃やしたときと同じだけの熱に相当します。
この核融合エネルギーを発電などに利用するために核融合研究を行っています。
どのようにすれば核融合反応を起こすことができるの?
核融合反応は、2つの原子核どうしを衝突させて融合するものです。
※ 2つの水素原子の陽子の+電気同士の反発力より「強い力」の核力が働くように水素原子を衝突させる。
原子核は両方とも正の電荷を持っているため、早いスピードでぶつけないと正の電荷どうしの反発力で衝突しません。
衝突させるために必要なスピードは、毎秒1千km以上です。
このスピードは重水素(D)と三重水素(T)を1億度以上の温度に加熱することにより得られます。
このような高温では、DとTはプラズマという状態になっています。
1回の核融合反応が起こっても、その結果出てくるエネルギーが次の核融合反応を起こすために他の原子核を1億度以上に加熱するのに使われなければ、核融合反応は連続的に起こりません。
そのためには、核融合の燃料である原子核を「たくさん(高い密度で)」、「長い時間」一定の領域に閉じ込めておくことにより、核融合反応を連続して起こすことができます。
正電荷どうしの反発力に打ち勝って衝突するには 1000km/秒のスピードが必要
プラズマって何?
温度の上昇とともに物質の状態は一般に固体から、液体、気体へと変化してゆきます。
さらに高温では、原子核のまわりを廻っている電子がはぎとられて原子は正の電荷を持つイオンと負の電荷を持つ電子に分かれて(イオン化といいます)、両者が高速で不規則に運動している状態になります。
この状態をプラズマといいます。
核融合では、温度が数億度に及ぶ超高温プラズマが対象となります。
プラズマは雷やオーロラなど自然界に広く存在しますが、身近な例としては蛍光灯などの希薄な気体中の放電によって作られるプラズマがあります。
水の4態