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球状トカマク型エネルギー生産プラント（STEP）は、英国原子力庁（UKAEA）が提案し、英国政府が資金提供している球状トカマク型核融合プラントの概念である。 [1] [2] [3]このプロジェクトは、核融合プラントの概念実証であるITERトカマクに代わるDEMOクラスの提案された装置であり、現在最も先進的なトカマク型核融合炉であり、2035年に「燃焼プラズマ」を達成する予定である。STEPは、 2040年までに核融合から正味の電力を生成することを目指している。英国のジェイコブ・リース＝モッグビジネス・エネルギー・産業戦略大臣は、 2022年10月3日の保守党大会で、ノッティンガムシャーのウェスト・バートンA発電所をその敷地として発表した。[4]敷地の石炭火力発電所は数日前に生産を停止した。[5]この原子炉は100MWの電気出力を持ち、燃料増殖によってトリチウムを自給自足できるようになる予定である。[6]
予定
2019年9月、英国はSTEPの設計図を作成するために2億ポンド（2億4,800万米ドル）の投資を計画していると発表した。この資金は最初の5年間の概念設計フェーズをカバーするもので、総資本コストは数十億ポンドと見積もられている。STEPは2040年代初頭までに運用開始される予定である。[7] 2023年2月、英国政府はUKAEAの下にSTEPの新しい実施機関であるUK Industrial Fusion Solutions Ltd.を設立した。[8]
計画されている英国の施設は、磁場を使用して水素、三重水素、重水素の重い同位体のプラズマを閉じ込め、極度の熱と圧力で融合する「トカマク」設計に基づいています。STEPは、プラズマを芯のあるリンゴの形に保つ球状トカマクである基本的なトカマクのバリエーションになります。UKAEAのMASTアップグレード球状トカマク装置は2020年10月に稼働を開始し、STEPの設計に大きく影響します。[9]全直径は約1.5メートルで、STEPは直径がわずか1.5メートルです。10 mの場合、STEPはITERに比べて比較的小型になります。これによりコストは大幅に削減されますが、適用される材料にかかるストレスも大きくなります。[10]
STEPの建設は3段階に分かれて行われる予定である。第1段階は2019年から2024年までで、原子炉の総合的なコンセプトデザインと、知的財産ポートフォリオの蓄積および技術的リスクの管理戦略を作成する。さらに、英国での建設予定地の選定と、事業の運用体制を確立する。第2段階は2025年から2032年までで、サブシステムのテストと最適化を含むエンジニアリング設計を開発し、この段階でSTEPの建設予定地でさまざまなエンジニアリング活動が開始される。第3段階は2032年から2040年までで、SPRが建設され、稼働を開始する。[10]
この原子炉の現在の目標は100MWeの電気出力であり、トリチウム増殖モジュールを介して独自のトリチウムを増殖する。[6]
目標と目的
UKAEAによれば、STEPは、強化された研究施設群、民間部門の活動に情報を提供し、民間部門の部品とサブシステムのサプライチェーンを誘致するのに役立つ統合設計フレームワーク、核融合に関する英国の規制枠組み、および国家の核融合労働力の訓練などの相乗効果を通じて、民間部門の核融合開発を置き換えるのではなく補完するように設計されている。[10]
STEPプログラムは、以下の目的を達成するために設計されている。[10]
- 核融合規制の枠組みに役立つ情報を提供する
- 商業投資を刺激する
- 革新を起こし、近い将来に隣接分野で応用できるソリューションを創出する
- 提携を通じて核融合エネルギーサプライチェーンの成長を促進する
- 核融合発電を実現する人材を育成し、隣接分野のスキル向上をサポートしながら、多様かつ包括的な方法でスキルを育成する
- SPR [STEPプロトタイプ炉]に続く初の商業用核融合炉群の設計開発を業界に支援する
- 新しいSTEPサイトと関連インフラストラクチャを開発する
参照
- 英国で製造され、アップグレードされたメガアンペア球状トカマク
- 建設中のITER（国際熱核融合実験炉）
参考文献
- ^ギブニー、エリザベス（2019年10月11日）。「英国 、世界初の核融合発電所建設計画を始動」ネイチャー。doi : 10.1038 /d41586-019-03039-9。PMID 33037417。S2CID 208833905。
- ^ アリソン、ピーター・レイ（2020年12月15日）。「2040年までに手頃な価格の核融合を目指す英国の探求」BBC 。 2021年2月8日閲覧。
- ^ Chapman, IT; Cowley, SC; Wilson, HR (2024-10-09). 「エネルギー生産のための球状トカマク：テーマ号の紹介」. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 382 (2280). doi : 10.1098/rsta.2023.0416 . ISSN 1364-503X.
- ^ ロー、トニー、スミス、アレックス（2022年10月3日）。「ウェストバートンA発電所に核融合発電所が建設へ」BBCニュース。 2022年10月4日閲覧。
- ^ Edwardes-Evans, Henry (2021年3月21日). 「EDF Energy、ウェストバートンA石炭火力発電所の2022年9月末閉鎖を確認」SPGlobal . 2021年3月22日閲覧。
- ^ ab 「Whole Plant Partners の取り組み」（PDF）。STEP UKAEA ウェブポータル。2023 年 2 月 22 日。2023年4 月 4 日に閲覧。
- ^ダニエル・クレリー（2020年 12月2日）。「英国、世界初の核融合発電所の建設地を模索」サイエンス誌。doi :10.1126/science.abf9768. S2CID 230611562。
- ^ ハミルトン、カースティ（2023年2月7日）。「科学大臣がウェストバートン核融合プロジェクトの新しい実施機関を発表」。ワークソップ・ガーディアン。
- ^ リンコン、ポール（2020年10月29日）。「英国でのEUROATOM核融合実験、クリーンエネルギーの探究に活用」BBCニュースオンライン。 2020年10月30日閲覧。
- ^ abcd ウィルソン、ハワード; チャップマン、イアン; デントン、トリス; モリス、ウィリアム; パテル、バビン; ヴォス、ギャリー; ウォルドン、クリス; STEP チーム (2020)、「STEP—核融合商業化への道」、Commercialising Fusion Energy、IOP Publishing、doi :10.1088/978-0-7503-2719-0ch8、ISBN 978-0-7503-2719-0、S2CID 234565909 、 2021年12月13日取得
外部リンク
- 公式サイト
- エネルギー生産のための球状トカマク（Culham Centre for Fusion Energy のウェブサイト）
53°22′N 0°49′W / 53.36°N 0.81°W / 53.36; -0.81