本エピソードでは、核融合エンジニアでHelion Energyの最高経営責任者であるDavid Kirtleyが核融合の基礎から商業化への道筋まで詳細に語る。核融合は太陽や星を動かすエネルギー源であり、もし商業的に実現すれば人類のエネルギー問題の大部分を解決する可能性を秘めている。Kirtleyは核融合と核分裂の違い、Helionが採用するパルス磁気慣性核融合という独自のアプローチ、そして2028年までにMicrosoftのデータセンター向けに稼働する核融合発電所を建設するという野心的な目標について詳しく説明する。彼は核融合が本質的に安全であること、燃料が海水中に豊富に存在すること、そして高効率で直接電力に変換できることを強調する。また、急速なプロトタイプ開発、製造重視のアプローチ、そしてeBayでの部品調達といった実践的な手法についても語る。核融合の実現は単なる技術的課題ではなく、人類文明の次の段階への移行を意味する。
イントロダクション
これからお届けするのは、核融合エンジニアであり核融合の専門家、そしてHelion Energyの最高経営責任者であるDavid Kirtleyとの対話です。Helion Energyは核融合炉の開発に取り組んでいる企業で、短期間で驚くべき進歩を遂げており、文明として実際にそこに到達できる可能性を感じさせてくれます。
これがエキサイティングなのは、核融合が商業的に実現すれば、クリーンで安全な方法で私たちのエネルギー需要のほとんどを解決し、事実上無限のクリーンな電力を提供できるからです。問題は、核融合の実現が信じられないほど難しいということです。水素を1億度以上に加熱し、原子が融合するのに十分な時間それを閉じ込める必要があります。
そのため、かつてのジョークでは「核融合は30年先にあり、これからもずっとそうだろう」と言われていました。念のため説明しておくと、核融合と核分裂の違いを明確にしておきましょう。ちなみに、pmgoodbeerによる優れたサブレディットの投稿によれば、後者の好ましい発音は、アメリカでは「nuclear fission」でvisionのように発音します。
イギリスやその他の国々では「nuclear fission」でmissionのように発音します。私はアメリカ人なので「nuclear fission」の発音を好みます。現在の原子力発電所は核分裂を使用しています。重いウラン原子を分裂させてエネルギーを放出します。核融合はその逆です。軽い水素原子を結合させる反応で、太陽や星を動かすのと同じ反応です。
その結果、水から得られるクリーンな燃料、長寿命の放射性廃棄物がなく、本質的に安全です。なぜなら核融合炉はメルトダウンできないからです。何か問題が起きれば、炉は単に停止します。そして炭素排出もありません。より技術的な側面では、Helionは従来行われてきたものとは異なる核融合へのアプローチを使用しています。
ほとんどの核融合の取り組みはトカマクを使用してきました。これは巨大なドーナツ型の磁気閉じ込めチャンバーです。Helionはパルス磁気慣性核融合を使用しています。Davidはこのエピソードで超技術的な物理学と工学の詳細に踏み込んでおり、それは楽しく魅力的でした。人類の歴史を通じて、私たちはエネルギーの不足に制約されてきたことを覚えておくことが重要だと思います。そして文明における大きな飛躍、つまり農業、工業化、情報時代は、すべて新しいエネルギー源を解き放つことから部分的に生まれました。もし誰かが商業的核融合を解決できれば、私たち人間にとって何が可能かを根本的に変えるエネルギー豊富な新しい時代に入ることになります。私は未来にワクワクしていますし、超技術的な物理学のポッドキャストエピソードにもワクワクしています。
これはLex Fridman Podcastです。サポートするには、説明欄にあるスポンサーをチェックしてください。そこには私に連絡したり、質問したり、フィードバックを提供したりするリンクも見つかります。それでは親愛なる友人たち、David Kirtleyをお迎えしましょう。
核融合と核分裂の基礎
大きな視点から始めましょう。核融合とは何か、そしておそらく核分裂とは何か、基本を説明していただけますか。
核融合は宇宙を動かすものです。核融合は星の中で起こり、今日地球上で私たちが使用する膨大な量のエネルギーの源泉は核融合のプロセスから来ています。それはまた植物を動かすものでもあります。
そしてそれらの植物は石油になり、それが化石燃料となり、過去100年間人類文明の残りを動かしてきました。ですから核融合は、私たち人間が前進することを可能にしてきた多くのものの基盤となっています。しかし皮肉なことに、私たちは地球上でまだ電気を作るためにそれを積極的に行っていません。
基本的に核融合とは、宇宙で最も一般的な元素である水素と軽い水素とヘリウムの同位体を取り、それらを融合させてより重い元素を作ることです。そのプロセスで、原子核を結合してより重い原子核を形成すると、それらの原子核は部分の合計よりもわずかに軽くなります。これは量子力学の詳細や、それらの基本粒子がどのように結合し相互作用するかから来ています。
私たちはまた、核融合に関わる基本的な力の1つとして、原子核を1つにまとめる強い核力についても話します。しかしその質量欠損は、E=MC²、アインシュタインから知っているように、エネルギーでもあります。
したがって、そのプロセスで膨大な量のエネルギーが放出されます。実際の反応は、単に少し軽くなってエネルギーが放出されるというよりもはるかに興味深いものだと思います。しかしそれが核融合における基本的なプロセスです。軽い原子核、それらの同位体を一緒に持ってくるということです。核分裂は正反対で、宇宙で最も重い元素であるウラン、プルトニウム、非常に重くて内部に非常に多くの陽子と中性子と電子を持っているため、かろうじて一緒に保たれている元素を取ります。それらは根本的に不安定または放射性であり、それらの元素は崩壊しそうです。
そしてそれが起こるとき、ウラン235またはプルトニウム239の原子核を取り、何か新しいもの、通常は中性子、帯電していない亜原子粒子を加えると、その不安定な非常に大きな原子核は粉々に壊れます。多くの破片、全体のスペクトルの破片に。
しかしそれらの破片をすべて合計すると、それらもまた最初のウラニウムやプルトニウムよりわずかに質量が少なくなります。そのプロセスで、再びE=MC²、膨大な量のエネルギーが放出されます。原子物理学には非常に有名な曲線があり、核融合または核分裂に関して、周期表を見ると、最も軽い元素である水素から最も重い元素であるウラン、プルトニウムなどまであります。そして核融合は鉄まで起こります。
鉄は中間の魔法のポイントで、鉄より軽い元素は融合し、より重い元素は核分裂または分裂してエネルギーを放出します。私が考え、星のプロセスを見ると、私たちの星は基本的に初期段階の星で、水素だけを燃やしています。
しかしそれが燃えて核融合を行うと、それらの水素はヘリウムに結合し、後期段階の星はそれらのヘリウムを燃やすことができ、それらを融合してさらに重い元素と炭素を形成できます。そしてそれらの炭素は融合してより重い元素を形成できます。そしてその恒星のプロセス全体が、Helionで核融合燃料について考える際に私たちを刺激します。最も単純なものだけでなく、宇宙全体の星で見られるより高度な核融合燃料についてです。
さて、私が言いたいことは何百万とあります。まず最大の視点にズームアウトすると、数億年、数十億年を見渡し、私の意見では存在するすべてのエイリアン文明を見ると、彼らはおそらく核融合によって動力を得ているでしょう。つまり、私たちの高度な知的文明は核融合によって動力を得ているのです。太陽が私たちの発電所であるという意味で。それから別のことは物理学です。繰り返しますが非常に基本的なことですが、あなたはE=MC²と何度か言いました。
この方程式を説明していただけますか。
E=MC²は、特許局員であったアインシュタインが発見した基本的な関係で、物理学と工学の全く新しい領域を開き、原子物理学、原子核の内部で何が起こるかを示し、宇宙についての私たちの理解を開き、その後に来た多くの物理学の進歩への道を開きました。私たちは質量をこれらの粒子として考えます。
しかし実際には同時に、それらはエネルギーであり、そのすべての質量にどれだけのエネルギーがあるかについての直接的な定量的関係があります。そして実際に、原子物理学によって、確かに原子反応で放出されるすべてのエネルギーは、E=MC²です。ほとんどの人がこれを聞いたことがあり、慣れていると思います。しかし化学や化学結合においても、質量の変化があります。水素と酸素を取り、それらを燃やして水に結合すると、質量の変化があります。さて、その原子ごと、分子ごとの変化は実際には非常に小さいので測定が非常に難しいですが、それでもそこにあります。それが放出されるエネルギーであり、それを定量化できます。
私たちは原子プロセスや化学プロセスでのエネルギーの単位として電子ボルトという単位を使用します。
核分裂側と核融合側で言及された異なる燃料についても話していただけますか。つまり核分裂用のウラン、プルトニウム、そして核融合用の水素同位体ですね。燃料という点で、それは正しい言い方ですか。
それは正しい言い方です。核分裂の場合、ウランとプルトニウム、私たちはこれらの原子核を作りません。それらは今のところ人類にとって、それらは超新星やビッグバン、物質が作られた宇宙の最初の形成を通じて原始宇宙で作られました。そして私たちはそれらを掘り起こします。
私たちは地面からウラン、プルトニウムを掘り起こします。そして実際、ほとんどのプルトニウムは私たちがウランから作ります。もし望むなら、ウランの濃縮方法について話すこともできます。しかしそれが私たちがそれらの分子と原子核を得る方法です。核融合材料については、水素種、つまり水素は宇宙で原始的なものです。また、宇宙で原始的な最も一般的なものでもあります。
太陽と星は水素とヘリウムで構成されており、宇宙の原子の大部分は依然として水素です。
つまり核分裂の基本燃料はすでに地中にあり、核融合の基本燃料はどこにでもあるということですね。
どこにでもあります。そして私たちは特に重水素と呼ばれる水素の一種を使用します。これは水素のより重い同位体です。水素は通常1つの陽子と1つの電子で、原子質量は1です。
重水素は原子質量2で、陽子、つまり帯電粒子と、その原子核に中性子、つまり帯電していない粒子を持っています。それが重水素です。燃料としての重水素は、地球上のすべての水、私が今飲んでいる水の中にも見つかります。それは私の体内にあります。コカコーラにもあります。どこにでもあります。そして安全でクリーンで、宇宙で生まれたそれらの基本粒子の1つです。そして私たちは、地球上の海水に、もし人類全体の現在の電力使用量で核融合を動力源にしたら、地球上の水素と重水素に1億年から10億年の燃料があると推定しています。
そしてそれは主にどのように貯蔵されていますか。
主にそれは水の中にあります。主にそれは、私たちが実際に重水と呼ぶものの混合物で、学校で習う通常の水、H2O、つまり2つの水素と酸素が分子内にある水です。そして重水素、つまり重水はD2Oで、2つの重水素と酸素です。実際には、HDO、つまり水素と重水素の混合物があるという興味深い混合です。他の水素もありますが、化学や化学結合においても、それらの化学結合には質量の変化があります。
今日の電力レベルでは、それは正しいと言えます。興味深いのは、私たち人間として、宇宙を動かす同じ動力源を地球上に展開するにつれて、私たちはもっとできるのかということです。はるかに多くの電力、はるかに多くのエネルギーにアクセスして、本当に興味深いことができるでしょうか。そしてまだ、人類のためのはるかに高い出力電力レベルでも、数百万年、数百万年の電力があります。
そうですね、ですから私たちが水素とヘリウムが不足し始める瞬間は、私たちの技術で信じられないほどのことをしているということを意味します。そしてその技術はおそらく私たちが宇宙に広がり、他の源を発見することを可能にするでしょう。なぜなら他の惑星でもそれを得ることができるからです。水のある惑星ならどこでも、ますます多くの惑星にあるように見えます。なんという信じられない未来でしょう。宇宙へ、どこにでも原子力発電所があります。
核融合のメカニズムと技術的詳細
さて、技術的なことにもう少し留まると、あなたは強い核力と言いました。では正確にエネルギーはどのように作られるのですか。つまりE=MC²、MがどのようにEになるのですか、核融合において。
核融合では、水素や重水素のようなこれらの軽い同位体を取り、それらを結合して近づけるにつれて、本当に興味深い基本的な物理学が起こります。まずこれらの原子核は帯電しています。電荷を持っており、同じ電荷は反発します。
そして誰もがそれに馴染んでいると思います。2つの正電荷を取り、それらを一緒に押そうとすると、それらの間の電磁力が反発します。ですから実際に反発する力があります。
核融合では、燃料を非常に高温、非常に非常に高い温度、1億度の温度にするために働きかけます。そして温度とは本当に運動エネルギーです。それは動き、速度です。つまり、これらの粒子は非常に速く動いているので、一緒に来て反発する電磁力があるにもかかわらず、別の力が作用するほど十分に近づくことができます。それが強い力です。
そしてそれらの原子核自体のスケールで、非常に近い距離内に入ると、それらの原子核自体です。あなたが想像できる最も小さなもの、そしておそらくそれよりもはるかに小さいもの、これらの粒子はお互いに引き付けられ、結合して融合します。その時点で、わずかに質量が少ない、システム内の総質量がわずかに少ない、より重い原子核を作り、その質量はMC²としてエネルギーに等しくなります。
つまり非常に高い温度、非常に高い速度です。おそらくそれは核融合と核分裂の他の違いの1つでもあります。反応に必要な温度の量です。それは正確ですか。
ええ、そして根本的には多くの点で、核融合は難しく核分裂は簡単だということです。
核分裂は室温で起こります。このウランとプルトニウムはすでに崩壊しそうなほどなので、これらの中性子の1つ、余分な粒子を加えるだけで粉々に壊れてエネルギーを放出します。そしてそれらをたくさん一緒にすると、連鎖反応を起こします。核融合では、それは全く起こりません。核融合は実際に本当に難しいです。
単一の核融合反応を起こすために、それらの電磁力を克服しなければなりません。だからそれは本当に難しいことなのです。
そして私たちが核融合炉を建設しているなら、太陽の巨大なサイズの重力なしにその閉じ込めをどうやって実現するかを考え出さなければなりません。
その通りです。明らかに、太陽は地球よりもはるかに大きいので、地球上で同じプロセスを行うことはできません。
まだね。いや、冗談です。
しかし私たちは使える他の力があります。
太陽ができない電磁力を使ってそれらの力を加えることができます。そして実際にここで一時停止して、ある言葉を指摘したいと思います。歴史的に、私たちは核融合の周りで原子炉という言葉を使ってきましたが、私はそれが正しいとは思いません。そして私にとって、私たちはこの用語について非常に注意しています。その言葉がどのように定義されているかを見て、専門家がどのように定義しているかを見ると、それは実際には核融合には適用されません。
原子力規制委員会、NRCは原子炉を、ここに書いてありますが、「原子炉とは、原子兵器以外の装置で、自己維持連鎖反応において核分裂を維持するように設計または使用されるもの」と定義しています。そしてそこには2つの大きな部分があります。1つは核分裂反応です。
明らかに核融合はそれではありません。なぜそうなのか話しましたが、自己維持の部分もあります。原子炉は自己維持的で、手を離してもそれは続きます。核融合では、それは起こりません。そして私たちはそれを知っています。なぜなら毎日それをしなければならず、本当に難しいからです。
ですから私たちは実際に発電機という言葉を使います。なぜなら、例えば天然ガス原子炉について話すことはないからです。燃料を入れるのを止めれば、それは止まります。核融合でも同じことが起こります。ですから私たちは、燃料を入れて電気を得る発電機としてそれについて話すことに非常に注意しています。そして燃料を入れるのを止めると、それは単に止まります。
さらに一歩進んで言えば、「この宇宙を動かす核融合で私は何をするつもりか。そして人類はこれから何を望んでいるのか」と。私たちが望んでいるのは電気です。単に一連の反応や熱やエネルギーだけを望んでいるわけではありません。それも素晴らしいですが、私が本当に欲しいのは電気です。
そうですね、あなたが行っているアプローチの線形設計の大きな利点の1つは、できるだけ早く直接電気を得られることについて、技術的な詳細を話しましょう。他の代替案のいくつかには中間ステップがあり、それらも技術的な詳細ですが、それでも核融合と核分裂の違いについてもう少し留まらせてください。エネルギー源として核融合の利点は何ですか、高いレベルで。
エネルギー源として根本的に核融合では、これらの軽い同位体を取り、それらを一緒に持ってきて、エネルギーを放出します。そしてそのエネルギーは荷電粒子の形をしています。それはすでに電気の形になっています。核融合自体には、蒸気や熱システムの要件の多くなしに電気が組み込まれています。だからそれは核融合自体の本当に素晴らしい基本的な利点です。
また、この本当に難しい反応は自分自身で止まるので、核融合は根本的に安全であり、それは本当にあらゆる産業システムの重要な要件です。それは自分自身で止まり、安全です。車のキーを止めれば、それが止まることがわかります。
その裏返しを述べているだけですが、それを並べるのはいいことです。核分裂の場合、それは連鎖反応なので止めるのが難しく、水を沸騰させて蒸気にし、タービンを回して電気を生産することで機能します。核分裂炉でこのプロセスを話していただけますか。
核分裂炉では、この核分裂性物質、ウランまたはプルトニウムを十分に一緒に置いて、これらの不安定な分子、これらの不安定な原子が割れて粉々になると、熱を放出します。ウランが壊れる構成部分は実際に非常に熱いです。だからウランが壊れる構成部分、そしてそれはさまざまな原子と原子核の全体のスペクトルです
さまざまな原子と原子核の全体のスペクトルが熱いですが、中性子も放出します。帯電していない粒子もさらに放出します。
そしてそれを正しく行えば、この核分裂性物質は他の核分裂性物質の隣にあり、その中性子が行って別のウラン原子核に衝突し、再びそれを開いてより多くの熱とより多くのこれらの中性子を放出します。そしてそれが自己維持連鎖反応というそれらの反応を持つ方法であり、その連鎖反応は続きます。
人々は、反応が続くのにちょうど十分な中性子が作られるように核分裂炉を設計しますが、あまりに多くの中性子が作られて加速しないように。なぜなら加速してほしくないからです。
冷却メカニズムのようなものもありますか。それは工学の芸術の一部ですか。
そして重要なのは同時に、全体が水の中にあることを確認したいということです。水は通常の冷却液です。より高度な核分裂炉にはさまざまな冷却液がありますが、通常は水です。そしてそれがその熱と余分な中性子の両方を吸収します。だから水と液体を使って蒸気タービンを回し、従来の発電を行い、蒸気タービンを通じて電気を出力します。
液体や水が流れる複雑なシステム、熱のバランスをとる複雑なシステムになります。核分裂炉の設計の多くは、この反応を続けさせ、加速しないことを確認し、なぜならそれは制御されていない連鎖反応だからで、それは望まないものです。そして冷却と水を取り出す出力のバランスをとることから来ます。
ですから、すでに述べた理由で言うべきことは、もう少し話していただけますが、核融合ははるかに安全だということです。連鎖反応は起こっていません。単に止めることができます。
しかしまた、私が理解している限り、現在の核分裂炉も非常に安全だと言うべきです。核分裂炉は安全でない、危険だという認識があると思います。そして統計を経験的に見るだけで、その恐れは実際の安全性データによって正当化されていません。それについて少し話していただけますか。
ええ。私たちは反応プロセス自体について話してきましたが、根本的には一歩下がって、より広く見て、「私たちが気にかけていることは何か」と言いましょう。それは発電所、電気を作ることです。そして私はこれを原子力エンジニアの視点から見ています。
私はこれらのシステムを研究するのに何年も費やしました。そして現代の核分裂炉は、私は信じていますが、安全であるように工学的に設計されています。それらの反応が加速し、それらのシステムがより熱くなると、実際には受動的かつ本質的に拡大して冷却するように構築されています。そして現代のシステムが工学的な観点から非常に安全である保護システムが設置されています。
ですから私は、核分裂炉を安全な方法で建設する方法を考え出したと信じています。発電所の工学は安全です。
私は時間をかけて私たちが建設してきたものの歴史を振り返ると言いますが、実際に工学には課題がありませんでした。エンジニアたちはこれらの問題を解決したと信じています。
問題は人間から来ます。そして問題は原子力の周りの他のことから来ます。その発電所に入れるためにウランを濃縮しなければなりません。発電所は安全ですが、そのウランを濃縮しなければならず、それが問題の一部です。
または発電所は数十年間安全に運転するように設計されていますが、それより長く運転するでしょうか。だからこれらが私が思うに本当の課題が起こる場所です。本当の課題は、発電所自体の工学よりも、これらのシステムの周りの人間にあります。
では、チェルノブイリで何が起こったと思いますか。チェルノブイリ原子力災害から、そしておそらくスリーマイル島と福島の事故からも、どんな教訓を学びますか。人間に関係していることを示唆していると思います。
チェルノブイリと福島では、実際にスリーマイル島を別のカテゴリーに入れます。実際、昨年の最近のニュースの一部は、スリーマイル島を再起動することです。なぜならクリーンなベースロード電力に対する大きなニーズがあるからです。
だからそれは実際に非常に興味深い別のトピックで、私たちが話すべきことです。なぜ、どのようにしてそれを行っているのか。しかしそれ以上に、両方のシステムで実際に起こった事故に戻ると、それらのシステムの工学的失敗ではなく、人間の失敗を指摘することができます。
福島では具体的に、津波を通して成功裏に運転を続けた同じサイト上に複数の核分裂炉があり、完全に成功し、後により政治的な理由だけで閉鎖されました。
しかし古いもの、長期間サイトにあった最も古いものは、おそらく長すぎたかもしれません。一部の専門家が過去にこれを調べたと思いますが、それが実際に問題のいくつかが起こった場所でした。
だから私はそれを発電所の工学の失敗というよりも、それらのシステムの周りの人間の失敗として見ています。これらの発電所を設計通りに運転すべきであり、そうすれば安全だと信じています。
核分裂と核融合の兵器への転用可能性
そしてそれは、私にとって懸念される核分裂炉の周りの原子兵器の質問のいくつかに関係しています。
それらについて話していただけますか。おそらくこれは、核分裂発電所と核分裂兵器、そしておそらく核融合発電所と核融合兵器の違いも並べて説明するのに良い場所です。違いは何ですか。
核融合発電所は核兵器を作るために使用できません。根本的に、核融合のプロセスは核爆弾や核兵器で起こるプロセスと同じではありません。それは実際に私が核融合を始めた理由の1つであり、私たちのチームのほとんどが核融合の使命、クリーンで安全な電気を提供することについて考えています。それはまた兵器を作るために使用できないのです。
そして私は、従来の核分裂炉との少しの違いだと思います。原子力エンジニアとして、今は反応を起こさない安全な発電所を建設できると完全に信じていますが、核兵器を作るために使用できるウランとプルトニウムという燃料を使用しています。
私たちは、十分な核分裂性物質、十分なウランとプルトニウムを小さな体積に集めると、反応を起こすだけでなく、超臨界反応を起こし、それが続いて成長し、一度に膨大な量のエネルギーを放出することを知っています。それが爆弾です。それは悪い状況であり、それが私たちが避けたいものです。
重要なのは、核融合爆弾と呼ばれるものがあっても、水爆、水素爆弾、水素爆弾にはウランが含まれていることを認識することです。それはまだ核分裂爆弾です。だから根本的に、これは核分裂反応、一次反応があり、それが放射線を作り、それが少量の核融合燃料で核融合反応を誘発し、それがそのウラン反応を再び増強するために機能します。
だからH爆弾のエネルギーのほとんど、実際には90%のエネルギーは、すべてまだウラン反応自体からのものです。
ええ、人々はそれを核融合爆弾、水素爆弾と呼びますが、実際にはまだ核分裂爆弾です。核融合はそれをより強力にするプロセスの一部ですが、あなたが言ったように、まだウラン燃料が必要です。だから核融合爆弾として考えるのは正確ではありません。
そしてその核分裂性物質、その核分裂反応を取り除けば、核融合反応は全く起こりません。実際、研究者たちは数十年にわたって全核融合爆弾を作ろうとして非常に失敗してきました。
今日の私たちの理解では、物理学と工学はそれが起こり得ることを支持していません。私たちが話しているトピックはより広く拡散と呼ばれ、これは世界における核兵器の創造とそれらの兵器の配布です。そして物理学者やエンジニアとして私たちが知っていることは、核融合は核兵器を作るために使用できないということです。私たちはそれを知っています。
しかしそれは広く知られているわけではありません。そして私たちが行ったことの一部は、世界の拡散専門家、核兵器が作られ、創造され、世界中で共有されるのを防ぐために働く人々と協力することでした。なぜなら私たちは課題、起こる地政学的課題を知っているからです。
そして私たちはそれらの拡散専門家のところに行きました。そして私たちは、彼らが歴史的な疑問のようなものを持つのではないかと心配していました。「核という言葉が核融合にあるので、したがって関連しているに違いない」と。そして実際、全く逆のことが起こりました。彼らが私たちに言ったことは、「どうか、どうか核融合発電所を可能な限り速く開発してください。世界はこれを必要としています」でした。
そして拡散専門家たちが私たちに言っていたことは、そうでなければ人々は世界中でウランの濃縮を始め、クリーンでベースロードの電力が必要なので濃縮ウラン発電所を建設することになるだろうということでした。しかしそれらのプロセスで、いつか原子兵器、核兵器に使用される可能性のある燃料を作ることになります。そして彼らは、この濃縮ウランの成長、遠心分離機について考えてください、世界中で起こるはるかに多くの遠心分離機を持つことが、より多くの兵器、少なくともその可能性につながることを心配していました。だから彼らは私たちをできるだけ速く押し進めています。核融合発電機を建設し、アメリカだけでなく世界中のどこにでも展開してください。そうすれば核融合電力を建設していて、それが人類のニーズを満たしているのであり、他のものではありません。だから私は本当に嬉しい驚きでした。私たちは多くの論文を書き、これらのコミュニティと協力してきました。それは何を意味するのか、核融合電力はどのように安全で核兵器に使用できないのか。
これは地政学的な側面で尋ねるのが面白いかもしれません。私は今後数人の世界のリーダーにインタビューする機会があります。アドバイスとして、世界のリーダーにどんな質問をすべきですか。核の地政学、核拡散を理解するために。
核兵器、核分裂発電所、核融合発電所。そこにある興味深く複雑なことについて話していただけますか。
私が尋ねたい質問は、「もし私たちが、地政学的結果を持たないウランやプルトニウム、核分裂性物質の地政学的結果を持たない、低コストでクリーンな産業規模の数十または数百メガワットの核融合電力を提供できるとしたら、あなたは何をしますか。次の30年についてのあなたの見方はどう変わりますか」です。
しかしまた、石油、天然ガス、その他のエネルギー源に関連する多くの地政学があります。サウジアラビア、中東、ロシアで重要だと思います。つまり、世界中です。それも興味深いです。ですから、もし誰もが核融合発電所を持っていれば、エネルギー、他のエネルギー源に関係する地政学的緊張のいくつかを緩和すると思いますか。
確かにそう思います。燃料は地球全体の海水にあります。誰もが重水素を持っています。そして誰もがそれを持っています。だから燃料を独占することはできません。そして誰も燃料を制御できず、誰も燃料を止めることができず、誰もパイプラインを切ることができません。それは核融合では起こり得ません。だからもし私たちがそれらの発電所を展開でき、迅速に展開できれば、1つまたは少数の国がエネルギーを制御する能力を切り離すことができます。
さて、基本的な質問に戻りましょう。すでに少し触れましたが、核融合は安全ですか。つまり私たちが話している発電所、核融合発電所は安全ですか。
はい。核融合は根本的に安全です。
核融合システム自体の物理学と反応は、暴走がないことを意味します。そして私たちは発電所や電力システムや産業規模のシステムの周りの人的要因のいくつかについて話してきました。そしてそれは今日からこれらの設計に組み込むものです。私たちは「これらのシステムはどのように失敗するか」を見ます。そして実際、私たちが行う分析の一部は、過去数年間原子力規制委員会のためにこの分析を行いました。核融合電力をどのように規制するかを見ています。最初の核融合発電所を建設しているので、安全に規制されていることを確認する必要があります。だから私たちは過去数年間、技術的なケースと政治的なケースを行うのに多くの時間を費やしました。アメリカにおいて、核融合をどのように規制するかについて。
だから私たちが行った分析は、運転中の核融合発電所があると仮定します。そしていつでも隕石がそれに当たります。全体が蒸発します。
その影響は何ですか。だからこれは実際の物理的なシナリオとして想像できる最悪のものですが、そこから始めましょう。そして答えは、核融合発電所の近くの住民を避難させる必要はないということです。そして私がこれについて考えるときに来る鍵の1つは燃料です。核融合発電機では、この水素、これらの重水素燃料を継続的に供給しています。
そしてHelionの核融合システム、そしてほとんどの核融合システムでは、いつでもそのシステムに1秒分の燃料があります。だからそれが意味することは、そのシステムへの燃料の供給を止めれば、核融合は単に止まるということです。しかしそれが意味することはまた、何か本当に壊滅的なことが起こり、何らかの理由で、システム内にないすべての燃料があるとしても。そして核融合は起こすのが非常に難しいのです。
隕石でそれを打てば、そのような性質のことを何でもすれば、核融合は起こりません。その水素、その重水、その重水素は、問題なく安全にクリーンに環境に戻るだけです。だからそれが核融合の基本的な安全メカニズムであり、他のタイプの発電所、石油や石炭発電所と比較できます。問題なく大きな石炭の山があり、それが火がついて燃えるかもしれません。
壊滅的ではありませんが、長い間大きな石炭火災があり、対処しなければならない有毒な煙を放出します。そして原子力、核分裂発電所では、炉心に数年分の燃料があるかもしれません。その場合、何か悪いことが起こったら、物事が起こるための潜在的なエネルギーがすべてあります。
しかし核融合では、文字通りいつでもシステム内に1秒分の燃料しかありません。そして重水素のタンクを持つことは、私たちはいつもその周りに持っていますが、それ自体で核融合はできません。それにはその複雑なシステムが必要です。
隕石が核融合発電所に当たったらどうなるかについてのパワーポイントが秘密の会議で行われているのが大好きです。さて、それは本当に興味深いです。廃棄物についてはどうですか。核融合発電所にはどんな廃棄物がありますか。
核融合反応自体は依然として根本的に原子反応です。だからこの反応の間、電離放射線を作ります。X線を作り、中性子を作り、これらすべての荷電粒子を作ります。荷電粒子自体は核融合反応の核融合システムに含まれています。
そしてX線は、歯科医院を考えてください、それよりはるかに多いですが、同じタイプのX線とX線エネルギーは核融合システムによって吸収されます。しかし私たちが気にかけるのはそれらの中性子です。だから核融合システムでは活性化があります。運転中に中性子が作られて出て行くので、運転中にこれらの核融合システムを遮蔽しなければなりません。
だからこれは非常に似ています。実際、これは私たちが過去数年間原子力規制委員会と行った作業の多くです。昨年ADVANCE Actと呼ばれる画期的な合意がNRCで起こり、法律に成文化されました。これは本当に強力です。なぜならそれはアメリカ政府が初めて、これについて主導していることを私は本当に誇りに思っていますが、核融合をどのように規制するかを言っているからです。
これは少し詳細に入りますが、原子力規制委員会がアメリカで原子力のものを規制する方法は、これらの異なる法令のセットにあります。そして原子力はこれらの異なる法令のセットで規制されています。そして原子炉はPart 50と呼ばれるもので規制されています。それに関する規制言語の多様性がたくさんありますが、そのほとんどは特別核物質、ウランとプルトニウムを扱うためのものです。
しかし核融合はそうではありません。核融合はPart 30と呼ばれるもので規制されています。そしてPart 30は病院、粒子加速器、運転中に非常に高エネルギー粒子、電離放射線があり、オペレーターをそれから保護しなければならない他のタイプの照射装置がどのように規制されるかです。そして遮蔽しなければならないので、コンクリートシールドを建設します。
そしてもしあなたがHelionを訪れたら、プラスチック、ホウ素入りポリエチレンとコンクリートの遮蔽を見るでしょう。それらが起こっている間に核融合反応からオペレーターと機器を保護するために。しかし繰り返しますが、それらを止めれば、それらの核融合反応は止まります。そしてそれが本当に鍵です。それに関連する面白い話があります。私たちは長い間核融合を行う核融合システムを建設してきました。そしてあるレベルで、私たちは、それらは粒子加速器のようにこれらのシールドを建設し、遮蔽するのに十分強力になりました。そして私は
Part 30を規制する規制機関に行きました。これはワシントン州です。保健省です。だから私は保健省に行き、「これは粒子加速器として核融合発電機遮蔽許可の申請です」と言いました。そして私が最初に尋ねられた質問は、「素晴らしい、患者はどこに行きますか」でした。標準フォームには患者がいたからです。病院として、粒子加速器の患者線量、そして遮蔽がありました。そして私たちは遮蔽とオペレーターについてすべて話しました。これはHelionシステムと非常に似ています。
私たちは「いいえ、患者は全くいません。誰もこの中にいません。私たちの目標はいつか電気を生成することです」と言いました。これは何年も前のことでした。そして私たちは行って州の機関と協力して、これらの核融合粒子加速器の許可を取得することができました。私たちは知る限り、それらの最初のシステムのための粒子加速器として最初に許可された核融合システムでした。私たちが持っていた最初の許可は2020年でした。
私たちはその後進んで、今では核融合を行う私たちの核融合システムのいくつかを許可しています。遮蔽だけでなく、燃料プロセスのいくつかも。
高いレベルで、核融合発電所を建設するさまざまな方法は何ですか。トカマクとは何か、ステラレーターとは何か、そしてHelionが使用している線形アプローチとは何かを説明していただけますか。
核融合を行うにはいくつかの方法があります。
そして根本的に、すべての核融合アプローチで、同じ基本的な物理プロセスを行おうとしています。それはこれらの軽い同位体を取り、それらを加熱し、高速で動けるようにし、1億度以上にし、十分な数を一緒に持ってくることです。私たちはそれを密度と呼びます。
特定の体積に十分な数を一緒にして、より高い速度で反応が起こるようにし、それらを十分長く一緒に保って、お互いに衝突して核融合を行いエネルギーを放出できるようにします。それが基本的な核心です。さて、それをどのように行うか、それらの粒子をどのように一緒に持ってくるか、どのように十分長く一緒に保つか、1950年代以来人類として探求してきた幅広い技術があります。そして私はいくつかの主要なカテゴリについて考えます。
そこにある核融合資金を見ると、世界の政府資金、私的資金は実際に非常に異なるプロファイルを持っており、それについて話すのは興味深いことです。しかしアメリカでの公的資金、連邦資金では、慣性核融合と磁気核融合と呼ばれる2つの主要プログラムがあります。
そして慣性核融合では、あなたがしようとしていることは、さまざまな手段、物理的手段によって、それらの粒子を一緒に持ってきて押し合わせることです。それらを一緒に押します。最も一般的なものはレーザー慣性核融合と呼ばれます。国立点火施設の私たちの同僚は、これを本当にうまくやり、過去数年間でこれを行い、規模で行うことができることを実証するために世界記録を作りました。
非常に高出力のレーザーを取り、それらを一緒にパルスして結合させ、パルスのため、非常に短い期間核融合を行います。ナノ秒、10億分の1秒です。もう一方の極端、そしてあなたはトカマクとステラレーターに言及しました。ステラレーターは実際に私のお気に入りです。だからそれらについて話しましょう。核融合の大学院生として、ステラレーターは最初に学ぶことです。なぜならステラレーターには完璧に解ける数学的解があるからです。
そしてそれを書き出して解くことができ、分析的に非常に単純です。1つを建設することは非常に難しいです。だからステラレーターを建設できるようになるまでに人類は数十年かかりました。そして過去数年間にオンラインになったWendelstein 7-Xで、今それを行うことができ、世界で最高のステラレーターです。
言うべきですが、核融合を行うさまざまな方法はすべて、工学の観点から非常にかっこよく見えます。この閉じ込めを作り、非常に高温、高密度。すべてが超高速で動いています。すべてが超高速で起こっています。人間がそれをできるということは魅力的です。加速器は少しそうですが、これはさらにクールです。なぜならあなたは人類を動かすことができるエネルギーをこの機械で生成しているからです。とにかく、慣性と磁気核融合システムについてもう少し話していただけますか。
磁気システムでは、あなたの目標はできるだけ速くそれらの粒子を一緒に押すことではありません。あなたの目標はできるだけ長くそれらを保持することです。
そしてそれを行うために、私たちは磁場を使用します。一歩下がりましょう。磁場とは何ですか。電磁石では、磁場を作るにはさまざまな方法があります。最も有名なものの1つは、誰もが馴染んでいると思いますが、地球自体です。地球には磁気圏と呼ばれるものがあり、これは実際に地球の核によって生成される磁気保護です。
しかし地球の周りに磁場があり、その磁場は銀河から来る粒子、銀河宇宙線や地球に来るであろう太陽粒子から私たちを保護しています。コンパスを動かすときに地球からの磁場を見ます。だからそれが起こっていることがわかります。どこにでもあります。しかし電流でそれを生成する方法は少し異なります。
私たちがすることは、ワイヤーのループを持っていて、それについて考える最も単純な方法は文字通り丸いループです。そしてそのループには電子があります。流れる電気電流があります。そして電気電流があるとき、これは1800年代に発見したマクスウェル方程式のいくつかですが、ワイヤーに電気電流があるとき、そのワイヤー内部に磁場を生成します。
だから核融合システムを見ると、常に大量の電流を持つこれらの大きな磁気コイルがあります。私たちは少しの電流を流しません。私たちのシステムでは、数億アンペアの電流があります。あなたの家では、200アンペアまたは400アンペアのブレーカーボックスがあると考えれば、私たちは1億アンペアの電気電流を流します。
だから膨大な量の電気電流でこれをできるようにします。その磁気コイル内部で生成される磁場にはいくつかの本当に特別な性質があり、私たちは核融合を行うためにそれらの性質を利用します。そしてそれらの性質のいくつかは直感的ではありません。これが私のお気に入りの1つです。
電磁場があるとき、周りに電気が流れているこのコイルがあり、その内部に磁場があり、それからテスト粒子、荷電粒子、電子またはイオンがあります。これを生成すると想像してください、私は電子が周りを動いているコイルを持っています。しかし私がそれの真ん中に1つを置くと、この磁場で、本当に興味深いことが起こります。
その電子またはそのイオン、その荷電粒子は磁化されたと呼ばれるものです。そして磁化されたとは、それがその磁力線に閉じ込められているということです。実際、さらに本当に興味深いのは、それがその磁力線の周りを振動するということです。だから私がこれについて考える方法は、地球の磁気圏を再び考えて、荷電粒子、オーロラ、北極光を考えると、地球の磁場に閉じ込められた荷電粒子が地球の磁場の周りを回っています。同じように、核融合では、地球上でより小さな方向で同じことをしますが、これらの粒子を磁場に閉じ込め、それらは周りを回って磁力線に閉じ込められたままでいることができます。
このスケールでの物理学はどれくらい理解されていますか。このようにアトラクト磁場でこれらのシステムがどのように振る舞うか。これは根本的に今は工学の問題ですか、それとも発見される新しい物理学がありますか、システムがどのように振る舞うかについて。
核融合では、私たちが使用している物理学は実際に非常に古いものです。
基本的な電磁物理学は1800年代の物理学です。基本的な原子物理学は1900年代初頭です。だからこれらがどのように機能するかの基本的な物理学は非常によく理解されています。それらすべてを発電所にまとめること、それは難しいです。数学をすることができます。すべての導入的な大学院生はステラレーターの数学をして、「これが私がする必要があるすべてです」と言います。
この非常に複雑な形の磁気コイルを作る必要があるだけです。そして核融合が起こります。しかし実際にそれを行うことは非常に挑戦的です。
もう少し話していただけますか。ステラレーターとトカマク、それら2つの違いは何ですか。両方とも磁気核融合システムですか。それからHelionは何をしますか。
トカマクとステラレーターは両方とも磁気システムです。
彼らの目標はこの磁場を生成し、核融合燃料を十分長く保持することです。私が述べたように、これらの荷電粒子は磁場に閉じ込められています。実際、それらは振動しています。私たちはそれをジャイロ軌道と呼び、それらがこの磁場の周りを振動する半径です。そして私たちは原子物理学について話してきました。すべてがこのナノスケールにあります。
しかしジャイロ軌道はそうではありません。これらの核融合粒子のジャイロ軌道はインチで測定されます。だからそれらは、私たちが見て測定し本当に直感的に理解できるスケールにあります。そして磁気システムでは、あなたの目標は単にできるだけ多くのこれらの粒子を十分長く閉じ込めることです。それらを加熱して十分に熱くし、お互いにぶつかるようにします。
それらが衝突して核融合を行います。そしてあなたがこれらの粒子を失う速度を克服するのに十分な核融合を行っています。だからそれが磁場に粒子を置いてそれを保持しようとするときに起こることです。課題は、それらを十分長く保持することが本当に難しいということです。これらの粒子は動き回っています。非常に高速で、毎時数百万マイルで動いています。
それらはお互いに衝突して弾き飛ばされ、弾き飛ばされています。だから私たちは慣性核融合について話しました。そこではできるだけ速くそれを押しつぶすことによって核融合プラズマを閉じ込めようとします。そして磁気核融合、そこでは単に磁場を持っていて、あなたの目標はできるだけ長くそれを保持することです。
しかし核融合を行う別の方法があり、ある意味で、それは成功した核融合の最も初期のアプローチの1つです。科学者やエンジニアとして、おそらく私たちは用語についてあまりクリエイティブではありません。私たちはHelionが使用する技術を磁気慣性核融合と呼びます。なぜならそれは両方を少し行うからです。それを理解するために、実際に歴史を少し振り返り、核融合へのこれらのアプローチのいくつかの進化について考えることができます。
だから私たちの視点から、私たちは使用する技術を1950年代に非常に成功した物理実験に基づいて構築されたものとして見ています。そしてそれらのシステムで、核融合の最も初期の先駆者たちは「私は知っている、私たちは物理学を理解している。これらのガスを取り、1億度に加熱し、それから閉じ込めて、一緒に押して核融合が起こるようにしなければならない」と言いました。
では、それを行う最良の方法は何ですか。最も初期のプログラムのいくつかを私たちはシータピンチと呼びます。そしてそれらのプログラムは線形トポロジーでした。なぜなら私たちはこれらの磁石を作る方法を知っていたからです。ソレノイドと呼ばれ、一連の電気コイルを取り、それらを通して電流を流し、磁場を生成します。素晴らしい、磁場がある。今度は核融合粒子を加えます。
さて、核融合粒子をこのソレノイドに加えました。これが課題です。それらの粒子は、この素晴らしい磁石のその磁場に座っているとき、逃げます。端から出て行きます。なぜなら何もそれらを保持していないからです。素晴らしい。だからそれは理にかなっています。だからそれはうまくいきません、さて。それで次のアプローチは、「さて、それを解決するために、ソレノイドを取って曲げませんか。大きなドーナツにしましょう。だから逃げているとき、円の周りを回ります」と言うことです。素晴らしい。それは素晴らしいアプローチです。だから核融合の1つの枝がその方向に進みました。そしてそれが進化して、ステラレーターとトカマクになりました。それらのソレノイドを取り、それらを包んでプラズマがその磁場の中を回り続け、核融合が起こるのに十分長く荷電粒子が保持されるようにするさまざまな方法です。しかしそれを行う別の方法があります。
だからシータピンチは1950年代に生まれたもので、「この磁場を取り、ああ、それらは逃げようとしている。素晴らしい。それらを逃がさないようにしよう。瓶を閉じよう」、うんうん、「端を閉じよう」。そこで端でそこで磁場をはるかに強くします。これはミラーと呼ばれました。だからアイデアは粒子がその間で跳ね返るというものでした。そしてそれはうまくいき、どんどん熱くなりました。
しかし何だと思いますか。あなたが想像するように、このミラートポロジー、この線形トポロジーとして、内部の圧力が増加しました。粒子圧力が、粒子は今度は磁場を押し戻そうとしました。それらは今逃げようとしています。そして想像通り、風船の中の熱いガスが端から出ようとするように、端でそれらの粒子を保持するほど十分にきつく保持できませんでした。
そして実際、問題は最も熱いものが逃げるものだったということです。うんうん。だからそれを加熱する良い仕事をすれば、それらはすべて端から出て行きます。さて。それで次の反復は、「さて、なぜ非常に長く保持しようとしないのか。なぜそれを絞らないのか」と言いました。
だから単に一定に保持するのではなく、今度はそれを押しつぶしましょう。だから私たちはこのソレノイドを建設し、端をピンチし、それから押しつぶしました。そして押しつぶすことで私が意味するのは、実際に磁石を押しつぶしたりトポロジーを変えたり部品を動かしたりすることではなく、単に磁場を急速に増加させることです。
だからそれらの粒子を保持していた磁場から、もし想像すれば、それらは一緒に流れていました、そして磁場を急速に増加させて、それらの粒子がどんどん近づくようにします。密度を増加させます。そして今、核融合が本当に起こり始めます。そして今、核融合が本当に起こり始めます。しかし彼らは技術的な限界に達しました。
だからこれは、私が振り返ると、1958年に先駆的な仕事が行われた先駆者たちです。これはカリフォルニアで、後にリバモア研究所になったところです。他の国立研究所でも行われた仕事がありました。これらはすべて、このシータピンチトポロジーを探求するための連邦政府資金によるプログラムでした。
プラズマを十分速く、十分強く絞ることができますか。これは1958年でした。トランジスタは研究室に座っていて、彼らは通勤していて、数百万アンペアの電流をオンにしていました。そして彼らはそれを行っていました。私たちは時間スケールについて話していませんが、時間スケール、しかし彼らはそれを100万分の1秒で行っていました。マイクロ秒、メガヘルツの速度です。そしてこれは1958年でした。
トランジスタもなく、CPUもなく、電気スイッチもなく、毎日当たり前だと思っているもののどれもありませんでした。そして彼らはその時、最高性能の核融合システムを示すことができました。温度に達しました。彼らは1億度には達しませんでした。その時はかなりではありませんでしたが、5000万度に達しました。彼らは核融合の他のすべてを上回っていましたが、もはや建設できない技術的限界に達しました。
だから彼らは、それらの先駆者たちは、別の方向に進み、レーザー慣性パスを始めました。「さて、これらの電磁ピンチはできないが、私たちは今レーザーという新しいものを発明した」と言いました。それはナノ秒でオンになります。速いです。興味深い。その道を行きましょう。そしてそれは…あなたは数十年早送りしなければなりません。研究者たちがこれらのシータピンチのいくつかを非常に特定の方法で運転したときに発見しました。何か他のこと、何か新しいことが起こりました。そしてこれらのプラズマは、以前は非常に強く絞られ、ちょうど歯磨き粉のチューブを絞るように、端から噴出しました。今は端から噴出しませんでした。実際に押し戻しました。その線形トポロジー内部に閉じ込められたままでした。端が開いているにもかかわらず、プラズマは出ませんでした。
だから「ここで何が起こっているのか」という多くのプログラムがありました。これはプラズマ物理学における偶然の発見で、何か新しいことが起こっています。
そして私たちが発見したことは、今では磁場反転配位と呼んでいるものです。国立研究所でも、磁場反転配位、FRCのプログラムの数多くのプログラムがあります。実際、磁場反転配位を建設している多くの民間企業があります。
そしてそれらには本当にユニークな性質がありますが、根本的に、主な違いについて話すと、私は中心部のその体積全体に磁場があるソレノイド、前後に閉じ込められているプラズマを説明しました。しかし他のことも起こる可能性があり、それは本当に興味深いです。本当に興味深い。そして彼らが早期に発見したことは、一方向の磁場があれば、つまりプラズマ、つまり電流がループの周りを回っていて、プラズマはそのソレノイド内部のこの磁力線に沿って前後に行っています。そのシータピンチ内部です。しかし彼らは磁場の方向を変えます。
これが私たちが磁場反転と呼ぶもので、これが本当に鍵です。一方向に行くプラズマから始めて、それから非常に速く方向を変えます。その磁場の方向を変えて反転させます。そして本当に興味深いことが起こります。それはプラズマ、この核融合燃料、前後に動いている磁力線に閉じ込められているこれらの荷電粒子、あなたは方向を変えます。それが意味することは、その電流とその磁場を取って方向を反転させ、ひっくり返そうとしているということですが、それは十分速くひっくり返せません。プラズマはそこに座っていて、粒子を動かすことができません。だから本当に興味深いのは、粒子は動けないので何が起こるかですが、あなたは今磁場の方向をひっくり返し、反転させました。本当に、本当にユニークなことが起こります。それはプラズマ自体が内部で再接続するということです。
だから今あなたに残されているのは外側の磁場、電気コイル、そして内部にプラズマがあり、以前は沿って動いていたものが、今は内部で動いています。
磁場を急速に反転させると、プラズマは閉じた磁場に自己組織化します。何だって。だからどうやって…
それは途方もなく聞こえます。
ええ、それは…ええ。だからまず、私には何百万という質問があります。その1つは、急速とは何ですか。どんな時間スケールについて話していますか。
うんうん。100万度という非常に熱いガス粒子が動けるよりも速く電流を反転させなければなりません。
わかりました。
だからそれは100万分の1秒のオーダーでそれを行わなければならないということです。
わお。
100万分の1秒でそれを行わなければなりません。
わお。
だから実際には…これは難しいです。そして今は半導体スイッチングのおかげでしかできません。なぜなら私たちは物事を動かすことができ、物事を切り替えることができるからです。コンピュータのすべてのCPUのトランジスタのように、ギガヘルツで切り替わります。それは10億分の1秒で切り替わっているということです。
だから今、1950年代にこれらのシータピンチが発明されたときには持っていませんでしたが、今はそれをできる半導体を持っています。
自己組織化プラズマ。それについて話していただけますか。一体それは何をしているのですか。どうやって発見するのか、どうやって自己組織化メカニズム、プラズマが自分自身を封じ込めることができる動態を理解するのですか。
だから私がやりたいことはここでアナロジーを使うことです。一度それを作れば、理解するのは実際にかなり簡単です。
そこに到達することはトリッキーで、彼らが最初にそれをどのように発見したかは絶対に素晴らしいです。しかし一度それを作れば、理解するのははるかに簡単です。だからそれは理解するのははるかに簡単です。磁気コイルでは、丸い電気コイルがあるとき、そのコイルに流れる電気電流があります。そして導体、そのコイル内部の別の金属があれば、これはマクスウェル方程式の1つ、レンツの法則と呼ばれますが、そのコイルに電子があり電流が流れていると、近くの金属片に等しく反対の電流が誘導されます。これは一次があるトランスで起こるのと同じことです。トランスフォーマーで電流が流れている一次があり、電流が正反対の方向に流れる二次があります。私たちは毎日これを使っています。だからこの状態では、電流が流れることができる導体、電気導体があり、外側に流れる電気電流があり、電気電流が内側に流れます。そしてその場合、今、私は2つの金属片を説明しました。
さて、もう一歩進んで、その内側の導体はもはや金属片ではありません。それはこれらの高温ガス、このプラズマ、これらの荷電粒子の1つです。だから今、プラズマに流れる電流があります。これは本当に、本当に興味深いです。前後に動くこれらの電荷について話しました。動く電荷は電流です。
だから私たちが話してきたすべてのプラズマ条件で、トカマク、シータピンチ、ステラレーター、プラズマに流れる電流があります。しかし磁場反転配位では、プラズマに大量の電流が流れています。それが鍵です。だからトランスフォーマーで電流が流れている中心コアがあります。もしトランスフォーマーとして考えたいなら、一次と二次です。
そしてここが最もクレイジーな部分です。この電流は、さて、私は磁石をどのように説明しましたか。電磁石は電流が流れているループで磁場を生成します。そしてシータピンチ、ミラー、トカマクでは、その磁場でプラズマが閉じ込められます。しかしFRCでは、この電流はプラズマです。
そしてそのプラズマは自身の磁場を生成し、それから自身の磁場に閉じ込められます。
それは魅力的です。
そしてそれが鍵です。だからあなたのトカマクでは、あなたのドーナツで、あなたの風変わりなドーナツ、あなたのステラレーターで、あなたは磁石を作り、その中にプラズマを閉じ込めます。
FRCでは、プラズマを作り、それが磁石を作り、それが自分自身を閉じ込めます。私の心の中で最もクレイジーな部分は、私たちは実際に自然の中でこれをいつも見ているということです。太陽を見れば、太陽フレアを見ます。太陽フレアでは、私たちはみな太陽の光球の写真を見てきました。この大きなプラズマの弧が出てきます。
そのプラズマには電流、電流が流れていて、それから私たちはこの太陽フレアが太陽から引き裂かれるのを見ます。そしてその太陽フレアは太陽系全体に流れることができ、少なくともしばらくの間、プラズモイドと呼ばれるものを作ります。そのプラズモイドは実際にプラズマに流れる電流で、磁場を生成し、それを保持しています。
だから私たちはこれらを100年間観察してきました。そして私たちはこれらのプラズモイドについて長い間知ってきました。そして意図的にそれらを作ろうとした研究者たちがいます。しかし根本的に、それが私たちが毎日することです。これらの自己組織化閉じた磁場プラズマの1つを作ることです。
100万分の1秒というこの急速な速度で、より制御された方法で、確実で安定したものであることを確認できること。それをどうやって安定させておきますか。
そしてそこが難しい部分です。なぜなら私はちょうど太陽フレアを説明したからです。
しかし、はい、私たちはそれらの写真を見てきました。しかし私たちはそれらを見守ってきました。そしてそれらは現れます。それらは太陽から飛び去り、それから消えます。そしてそれは私たちが核融合で望むものではありませんよね。私たちはこれを制御できるようになりたいです。それが仕事の難しい部分です。
だからそれが私たちが自分自身や他の人々と一緒に、これらのパルス閉じた磁場FRCシステムで、最後の数年間学ぶ方法を費やしてきたことです。うーん。まずそれらをどうやって作るかについて話しましょう。それから私たちはそれらをどうやって安定させるかについて話します。なぜならそれらは2つの異なることで、私たちは両方に多くの時間を費やしているからです。だから私たちは時間スケールについて話しました。磁場を反転させなければなりません。
100万分の1秒で電流を変えなければなりません。では、それをどうやってしますか。だから私はこのシステムを一連の磁石として説明しました。外側に磁場があり、それからこの内側に、このドーナツ、それ自身の電流を持つFRCがあります。
私たちはまだこれについて話していませんが、それは磁場を生成しました。そしてその磁場には圧力があります。これが本当に興味深いもう1つのことです。私たちはこのシータピンチが磁場を圧縮する方法について話しました。それは外側に圧力をかけます。しかしプラズマ自体は内側に圧力を持っています。そしてそれには粒子圧力、文字通り跳ね返る粒子の両方があります。風船の中の熱いガスを考えてください。
理想気体の法則が風船の中で膨張し収縮します。しかしそれらは磁気圧力も持っています。電磁気は押し戻していて、私はこれをテスラのモーターとして考えるのが好きです。あなたの電気自動車では、モーター、電気モーターがあり、そのモーターが持っているのは一連の巻線です。それらの巻線、あなたは電流を流します。この場合はバッテリーから。
アクセルを踏むと、バッテリーからモーターにそれらの巻線に電気が流れ、電磁力を生成します。ローレンツ力と技術的に呼ばれます。この電磁力はアーマチュア、シャフトに電流を誘導します。これは詳細に入りますが、電気モーターのアーマチュアでは、それが実際に回転するものです。
だからモーターの外側は回転しません。あなたは電流をそれを通して流します。そして内側が回転します。その電磁力がそのアーマチュアを回転させているものです。私たちの場合、私たちはその電磁石に電気力を誘導していて、それがそのプラズマに電流を入れています。ちょうどアーマチュアのように。そして私たちはその力を使って興味深いことをすることができます。
だからその電磁力は核融合プラズマを圧縮できます。核融合プラズマを膨張させることができます。しかしここに問題があります。それは不安定です。だからこれはあなたが核融合の大学院での作業の非常に早い段階で学ぶことです。高ベータプラズマと呼ばれるプラズマについて学びます。
だから私はこのプラズマベータというものをどこでも見続けています。プラズマ磁場エネルギーと閉じ込め磁場エネルギーの比は何ですか。説明してください。
プラズマベータは磁気圧力対粒子圧力の比率です。それが根本的に意味することは、磁場があると話しました。その磁場でプラズマがその磁場に閉じ込められています。しかしそれはあまりよく閉じ込められていません。逃げることができます。
端から自由に移動できます。または磁場を横切って移動することもできます。だから私たちにはプラズマベータと呼ばれる用語があり、そのプラズマがどれくらいよく閉じ込められているかの理解を与えてくれます。だから、このプラズマに磁気圧力、磁場をかけると、それは押し戻します。少し押し戻すのか、たくさん押し戻すのか。そして磁場反転配位の場合、私たちのプラズマの1つでは、ベータは1に非常に近いです。実際、通常は定義により、システムのあらゆる点で1です。つまり、このドーナツを圧縮するために磁気力を加えるたびに、内側のプラズマ粒子が押し戻すということです。本当に興味深いのは、磁気圧力の方程式があるということです。それはB²÷2μ₀です。磁場の2乗が外部磁気圧力です。
どこでもどんな磁場も、この圧力を生成します。しかしプラズマ粒子自体も圧力を持っています。これは理想気体の法則で、私たちは圧力に対してNKTという定義を使います。密度、ボルツマン定数、そして温度です。そして高ベータでは、それらは同じです。B²÷2μ₀がNKTです。
だから既知の磁場に対して、プラズマの密度と温度がわかります。核融合について話したときに戻ると、十分に熱く十分に密集していなければならないと話しました。そしてそれがNでそれがTです。だから今、私は磁場と核融合燃料の密度と温度の間に非常に明確な方程式を持っています。それは本当に重要です。すべてのプラズマは何らかのベータを持っています。すべての核融合プラズマは何らかのベータ、何らかの数を持っています。
FRCは最も高いベータの1つ、ベータが1です。しかし、学校でベータについて初めて学ぶとき、高ベータプラズマは通常不安定だということも学びます。だからこれについて考える良い方法は、トカマクは安定した加速器です。なぜならドーナツの中を回っているそれらのプラズマには、そのドーナツに力がかかっているからです。しかしそのプラズマドーナツはすべての磁場、すべての磁気コイルによって非常によく保持されています。
もし動こうとしたら、その磁気コイルによって閉じ込められます。しかしFRCでは、閉じ込められていません。だからプラズマは閉じ込められていますが、全体のトポロジーは傾きと呼ばれることができます。つまり、このプラズマドーナツ全体が、圧力下にあるので、ただひっくり返ることができるということです。
私がこれについて考える方法は、モーターが良い例です。あなたのモーターの中心にあるアーマチュア、回転するアーマチュアがあります。内側に回転する磁石があり、それは磁石の主軸によって保持されています。どこにも行けません。私たちにはその軸がありません。これらの核融合システムの内部には機械的なものは何もありません。それらは1億度です。
その内部に機械的なものを置くことはできません。だから私たちにはそれを保持するものが何もなく、だから不安定です。だからFRCについて学ぶとき、それが最初に学ぶことです。そしてそれらを安定させる方法のパラメータについて学ぶのに何年もかかりました。それはかなり基本的ですが、FRCについて聞いたことがあるほとんどの人はこの本当に重要な事実を理解していません。だから私たちにはS*÷Eと呼ぶパラメータがあります。
そして私たちは本当に物理学の深みにはまっていますが、
行きましょう。
しかしそれは本当に重要で、ここで良いアナロジーはコマです。文字通りコマ、回転するコマです。だからあなたの机の上で回転しているコマがあります。それがしばらく回転してから倒れることを知っています。それは不安定です。
しかしもし十分速く回せば、十分な角運動量、十分な角慣性をそのシステムに加えてコマを回せば、倒れたいにもかかわらず、不安定であるにもかかわらず、それは直立したままでいます。そして私たちはFRCで同じことをします。つまり、十分速く駆動できれば、十分な運動エネルギーと慣性を粒子に加えることができれば、それは安定したままでいます。しかしもう1つの本当に重要なことができます。
私たちは今、非常に細いコマを持つことに制限されていません。実際にそれをはるかに大きくすることができます。だから良いアナロジーはコインがあって、そのコインを回転させていることを知っているなら、速く速く回せば、より長く回転し続けます。しかし最終的には減速して倒れます。しかしダクトテープのロール、より厚くより重くより長いものがあれば、同じ軸の周りを回転していても、慣性と幾何学の両方のためにさらに長く回転し続けます。だから私たちにはS*÷Eと呼ばれるこのパラメータがあります。S*はハイブリッド運動パラメータで、そのコマの観点からどれくらい安定しているかを教えてくれます。そしてE、それはどれくらい長いかという伸長です。おそらく幸運なことに、自然が私たちにここで勝利を与えてくれました。それは、これらの長いソレノイドでどうやってこれらを作るかが自然に非常に非常に長いということです。
だから私たちは非常に長い長さでこれらを建設でき、十分速く十分強く駆動でき、イオンを非常に高速で動かすように駆動できれば、それらの不安定性に対して安定化させ、安定に保つことができます。だから今、私たちは与えられたS*÷Eパラメータで設計できることを知っています。非常に長い寿命のためにこれらを設計できます。私たちが作るシステムの理論は、せいぜい数マイクロ秒しか持続しないはずだと言っています。
私たちやこの分野の他の人々は、何千マイクロ秒、基本的な安定性基準が言う何千倍も持続させることができました。だから私たちは今これを行う方法を知っています。だから私たちはこれを組み込んで設計するだけです。
S*÷Eについてもう少し説明していただけますか。それは与えられるものですか、それとも創発的なものですか。つまり、どの段階で、それは結果ですか要件ですか。
素晴らしい質問です。だからそれはシステムの要件です。つまり、このパラメータを念頭に置いて設計しなければなりません。
わかりました。
難しい部分は、S*÷Eがずっと満たされた状態で設計しなければならないということです。
そうですね。
そしてここにもう1つの追加のトリックがあります。S*÷Eは温度の尺度でもあります。
おやおや。
そして、そして、そして、うん、私たちは、これは、すべて温度に戻ってきます。より熱くすることは同じことで、運動エネルギーとしての温度は、より速く回転しているということです。
だからあなたのコマを取ってより速く回せば、それはより安定します。しかし熱くしなければなりません。だからここがトリックです。冷たく始まるものをどうやって熱くしますか。そしてそれは定義により熱くなければなりません。だからそれが私たちが日々行うことの課題の一部です。これらの熱いプラズマに到達することです。そして他の人々がFRCを作ろうとしてあまり成功しなかったところは、十分速く十分熱くできなかったからです。つまり倒れた、熱くなる前に傾いたということです。だから私たちは多くの電気工学を費やします。ある意味で、Helionは核融合会社というよりも電気工学会社である日もあります。電子機器を十分速くして、安定を保つことができる十分早くに十分熱くできるようにすることに焦点を当てています。
だから1億度に到達しようとしています。どうやってその温度に速く到達しますか。そしてちなみに、1億度がどんなものか理解するのを助けるために何か言えますか。それは狂気じみているように見えます。その世界はどんなものですか。私が思うに、すべてが本当に速く動いているだけです。あなたが言ったように、機械的なものを何も入れることができません。
ええ、だからいくつかの重要なことが起こりました。だからガスがその熱さのとき、私たちは物質の状態について話します。
固体があり、氷のように、冷たいです。原子は今格子構造に結合されています。一緒に保たれています。それから液体、その格子構造の多くを壊しました。それらは動き回ることができます。ある程度の運動エネルギーを持っていますが、まだかなり含まれています。ボウルに留まります。加熱し続けると、今度はガスです。そして今、これらの粒子は自由に動き回れます。
それらは常にお互いに跳ね返っていて、そこから加熱し続けることができます。それが私たちが物質のいくつかのより多くの相について話すところです。希薄ガスについて話すことができます。人間が相互作用するほとんどのガスについて考えると、それらは流体のように振る舞います。
そして私が意味することは、それらは非常に頻繁にお互いに衝突しているので、ある場所の粒子、ここの空気はここの空気とほぼ同じ温度です。ここの空気はここの空気とほぼ同じ温度です。これらの粒子は、まるであなたがちょうどここに本当に熱いものを置いたら、それはすべての空気がほぼ同じ温度になるように十分に冷えるかのように、お互いに跳ね返っています。しかし希薄であることができ、これは宇宙のようなものです。
これが今、粒子が動き回っているが、お互いに非常に頻繁に衝突しないところです。だから非常に非常に高エネルギーの粒子と非常に冷たいエネルギーの粒子を持つことができ、それらはお互いに触れさえしないかもしれませんが、時々お互いにぶつかり、衝突し、それからエネルギーを移します。
それが私たちが希薄と呼ぶところです。そしてそれよりさらに熱くなることができ、それが今、実際の原子状態、つまり陽子と中性子である核と電子が非常に熱くなり、その電子がエネルギーを得て逃げ出し、システムを離れるところです。そして今、それらは帯電しています。正の核と負の電子が浮遊していて、それは約1万度で起こります。
だから私たちが慣れているよりもはるかに熱いです。しかし今、私たちはさらに熱くなります。このプラズマを取ってさらに熱くします。それは何を意味しますか。その時点で、私たちが温度について考える方法の多くは実際には当てはまりません。
これらの粒子のランダムな動きを持っているというアイデアは、なぜなら今それらはすべて非常に高速で動いている個々の粒子だからです。だから本当にそれはその速度の測定です。だから本当にそれはその速度の測定です。それは本当にその粒子がどれくらい速く動いているかの測定です。そしてそれが私がその1億度に到達するときに温度について本当に考える方法です。そしてそれはいくつかのより複雑なことをします。この高エネルギー粒子があれば…
これが私たちが核融合を好きな理由です。それは高速で動いていて、別のものが高速で動いています。それらは一緒になり、衝突し、融合します。しかし他のことも起こります。
その高速粒子をどんな種類の材料にも触れさせたくありません。なぜならそれはその材料に衝突し、その材料を損傷し、通常その材料の塊を吹き飛ばすからです。だから私たちはそれをしません。私たちはそれらの荷電粒子を磁場に保ちます。だからそれらはただ跳ね回り、何にも触れません。それは本当に重要です。
だからそれは私たちが通常熱いと冷たいについて考える方法からそれについて考えるというよりも、速度の観点からそれについて考えることです。
だから私たちが想像すべきことは、何ですか、毎時100万マイルという非常に速く動いているものですか。それは正確ですか。
それはこれらのシステムの正しい種類のオーダーです。
クレイジーです。だから衝突を探しています。まず戻ると、その高温に速く到達する問題の複雑さについて、何か興味深い洞察、トリック、言えることはありますか。
だから、温度が速度なら、それは与えられた空間の量を速く動いているということです。速度は距離÷時間です。だから
ある大きさの機械があり、それが非常に速く動いているなら、それはその粒子がその機械内で場所から場所へ動いている時間を教えてくれます。そして実際、毎時100万マイルなら、これらは秒速100キロメートルのオーダーです。それをひっくり返すと、マイクロ秒あたりメートルで動いていると言えます。だから100万分の1秒あたりフィートです。
だからそれは根本的にあなたに教えてくれます。そして私たちはこれを知っていました。「核融合をしたい」と言うとすぐに、マイクロ秒で宇宙に反応し、その速度でシステムを理解できる必要があることがわかります。そしてそれをより熱くすると、さらに速く進み、より速く行かなければなりません。だから私たちはそれらを見て、それが私たちがシステムについて考える方法です。私たちはすべてを秒ではなくマイクロ秒で測定します。
だから核融合を行うとき、それは本当に途方もないです。それは文字通りフラッシュです。プシュッ、核融合が起こります。そして終わりです。あなたはそれを始め、多くの核融合を行い、それからエネルギーを回収し、それから人間の目が実際に反応できる前にそれを止めます。
そしてこれすべてを管理しているコンピュータがあります。どうやってこの種のシステムをスイッチングするようにプログラムしますか。そこには何らかの革新が必要ですか。
だから私は核融合の先駆者たちがコンピュータが存在する前にできたことに常に驚いています。なぜなら彼らはこのスケールで物事を制御しなければならなかったからです。しかしおそらくそれはかなり難しかったし、だから私たちが彼らがしたことを取って、それに基づいて構築できた理由です。なぜなら今、私たちはこれを行うことができる現代のギガヘルツスケールのコンピューティングを使用しているからです。
だから私がキャリアを始めたときでさえ、私たちはメガヘルツプロセッサについて話しました。メガヘルツはマイクロ秒です。それは素晴らしい。あなたは十分速いの境界にいますが、それがすべてできることが1マイクロ秒で応答することだけなら、その速度で計算を行うことはできません。しかし今、ギガヘルツは1マイクロ秒で1000の操作ができることを意味するので、より有用なことができます。だから私たちは主に使っています。これは人間が応答するにはあまりにも速すぎるので、プログラマブルロジックと呼ばれるものを使用します。だから私たちは核融合システムにシーケンスをプログラムして、この反転を行えるようにします。私たちはそれを事前プログラムし、それからシーケンスを実行し、それから核融合が起こります。だからこのシーケンスプログラミング言語で、私たちはさまざまなものを使用します。核融合コードのいくつかは実際にまだFortranで書かれています。
いいですね。
そしてほとんどは今、ますます多くがPythonで実行されます。だから私たちは多くのPythonをします。いくつかのJavaをします。それから、このスピードのために、多くのアセンブリ言語プログラミングもあります。だから私たちはプログラマブルロジックFPGAのアセンブリレベルに直接行き、それらをプログラムします。
だからこれらのシステムの1つを実行できるようにするために、私たちは通常、この電流をオンにする一連の電気スイッチを持っています。それらはファイバーオプティック経由で制御されます。なぜならワイヤーはあまりにも遅いからです。だからファイバーオプティックで私は応答でき、光速で光子を送ることができます。だからそれらのファイバーオプティックはナノ秒で応答できます。それから私はそれらのファイバーオプティックを、ハードウェアアセンブリ言語でプログラムしたプログラマブルロジックでトリガーします。
小さな余談として、行動喚起をさせてください。私はまだ世界最高のFortranプログラマーを探しています。もし彼らと話す人々がいれば、なぜなら世界が動いている非常に多くの本質的なシステムはまだFortranでプログラムされているからです。それは魅力的なプログラミング言語だと思います。COBOLもそうですが、Fortranはさらにそうです。
それは偉大な種類の計算数値プログラミング言語の1つです。とにかく、この時間スケールでシステムについて何らかの情報を与えるセンサーについて、診断について、どんな種類、同じ時間スケールで応答できるようにシステムについて何を収集できますか。
だから私も異なる理由でFortranプログラマーを呼びかけています。
はい、素晴らしい。
診断システムは本当に私たちがこれを効果的に行う方法の鍵の1つです。なぜなら「私たちは電流をトリガーします。マイクロ秒でそれを行います。それが正しく機能しているかどうかを知る必要があります」とシステムに伝えられる必要があるからです。
だからこれらのFRCの1つ、またはこれらのパルス磁気システムでは、1つの電気スイッチだけではありません。私は1億アンペア、1億アンペアの電流について述べました。私たちが使用する大きなトランジスタでさえ、3万アンペアでしか動作できません。だから最終的に何万もの並列電気スイッチ、実際、私たちが今建設しているシステムでは、すべてが調和して動作する何万もの並列電気スイッチになります。
だからシステムを構築できる必要があり、これが私たちが多くの時間を費やしていることです。そして私は多くの点でHelionが電気工学会社だと冗談を言いました。プログラムし、制御し、それからそれらがどのように動作しているかを検出できるようにし、すべて非常に速く行います。だから典型的なシーケンスでは、事前プログラムします。
オペレーターは通常、核融合システムがどのように実行されるかを期待する数値シミュレーションから供給されるシーケンスを事前プログラムします。一連の計算から始めます。それから、すべてのこれらの電気スイッチを特定のシーケンスに事前プログラムして、燃料を注入し、それを反転し、それから核融合条件まで圧縮できるようにします。それからそれをトリガーし、それから進めさせ、核融合が起こるのを測定します。
しかしそのプロセスの間、システム内のすべての半導体とすべてのスイッチングをリアルタイムで記録し測定しなければなりません。私は核融合診断の測定について話しません。それは全く別のことで、話すことができます。これは電気制御側だけです。だからリアルタイムでこれらすべてのスイッチを監視しています。誰が正しくトリガーしているか、誰が正しくトリガーしていないかを見ています。そしてシステムが機能していなければ、これを閉じています。なぜならすべてのシーケンスが正しく動作していることを確認したいからです。だから重要な診断のいくつか、私のキャリアの初期でさえ、システムに組み込まれた多くのファイバーオプティックがなかったことは実際にかなり驚くべきことです。
そして今、それは絶対に不可欠です。だからこれらの電気スイッチの1つ1つに、それに入るファイバーオプティック信号とそれから出るファイバーオプティック信号があり、それが実際にどのように動作しているかを理解します。そしてリアルタイムで、これらすべてのシステムはより多くのファイバーオプティックによって監視されています。
私たちはこれらをロゴウスキーコイルと呼びますが、それらは電流自体によって動力を得る電磁コイルです。だからスイッチが伝導しているとき、それらは信号を放送します。それは「はい、私は電気を伝導している光信号です」と言います。中央リポジトリに戻ってくるファイバーオプティックで、私たちはそれらの信号を検出します。
だからリアルタイムで、私たちはこれらすべてを監視して、これらのシステムが最適なパフォーマンスで動作し機能していることを知っています。
このすべてにおける数値シミュレーションの役割は何ですか。事前に、数値シミュレーションをどれくらい行って、システムがどのように動作するか、さまざまなパラメータがすべてどのように一緒になるかを理解していますか。電気システムとそれが実際に生成される核融合にどのようにマッピングされるか。
ええ。核融合システムの動作はかなり魅力的です。なぜならこれすべてが人間のオペレーターが関与できない時間スケールで起こるからです。本当に関与できません。だから大多数を事前プログラムしなければなりません。私たちはそれらをショットと呼びます。ショットを行うつもりで、それらを繰り返し運転していて長時間実行しているとき、常にコンピュータがトリガーとそれらがどのように実行されているかの測定の両方を行っています。リアルタイムでずっと。
だからこれが通常どのように機能するか、少なくとも私たちのシステムでは、私たちが開発した何らかの数値シミュレーションツールと数十年数十年の素晴らしい政府プログラムに基づいてシステムを設計します。国家プログラムがこれらの数値コードを開発しました。私たちはMHD、磁気流体力学コードと呼ばれるコードを使用します。
そして外のエンジニアにとって、CFD、計算流体力学に慣れている人にとって、これは非常に似ています。同じ方程式のセットを取り、実際にその上に電磁方程式を加えます。だから磁気流体力学になります。
粒子のレベルでシミュレートしていますか。量子力学的側面もありますか。どこまで低くなりますか。
ええ、私たちは異なるレベルで複数のコードを持っています。なぜなら主要な計算上の課題の1つは、驚くべきことに、私たちが構築してきたすべてを考えても、核融合システムに対して、コンピュータはまだすべてをシミュレートするのに十分速くないということです。
だから私たちは使用するいくつかのコードを持っています。私たちが流体コードと呼ぶものは、イオン、電子、これらすべての核融合粒子を扱います。
それらを流体として、ガスとして、理想気体の法則として、電磁力とともに扱います。それらでは、核融合燃料だけでなく、重要なすべての電気回路もシミュレートできます。コンデンサと磁気コイルと、電流とスイッチについて話しました。実際に全体をシミュレートします。文字通りSPICEモデルから始めます。より多くの電気工学です。
私たちはSPICEモデルから始めて、プラズマ物理学モデルを駆動するためにそれを使用します。それは1つのレベルのシミュレーションです。私たちはそれを設計作業に使用し、また機械がどのように動作すると思うかを理解しようとします。しかし私たちはもう1つレベルを深く行き、粒子について考え始め、イオンについて考え、イオンを粒子として扱い、イオンの動作を見ます。
そのものに対しては、計算リソースは数桁大きくなります。幸運なことに、GPUでの多くの作業、AIデータセンターの作業はそれらのシミュレーションに直接適用できます。それは私たちの作業を加速することができました。これはかなり魅力的です。それは私たちが進むことができる全く別の接線です。
私たちがハイブリッドコードと呼ぶそれらのコードは、今イオンを粒子として扱います。それは私たちが動作を測定しシミュレートすることを可能にします。私が述べた安定性基準、S*÷E、コマの動作。その動作、私たちは今これらのより高度なコードをシミュレートできる必要があり、それらはより現代的です。実際、私たちは過去数年間しか実際に適用できていません。これはかなり魅力的です。
古い安定性ルールは経験的テスト、経験的テストに基づいて構築されました。今私たちはそれをシミュレートでき、なぜそれらが機能するか、どのように機能するかを知っており、それらについていくつかの予測を行うことができます。だから私たちがこれらの境界を押すことができたことは本当に魅力的です。
そしてあなたが扱っているさまざまな変数は何ですか。まだトポロジーのようなもので遊んでいますか。ここで遊んでいるさまざまな変数は何ですか。
ええ。さまざまなシミュレーションのそれぞれで、機械のさまざまな部分を分析し設計するために使用します。だから私たちが実際に回路モデルを持っているSPICEを持っているMHDレベルで、私たちの設計チームはこれを回路を設計するために使用します。どのコンデンサを使用するか、どのスイッチを使用するか、いくつのケーブルを使用するか、文字通りそのレベルまで、どの大きさのケーブルを使用するかを設計しています。だから今発電所の設計を行っているとき、それらが私たちが今日使用しているツールです。
毎日、チームが使用しています。それから1レベル深く行き、「さて、これらのより高度な計算ツールを安定性について使いましょう。さて、素晴らしい、しかし今私は回路を知っています。しかし磁場トポロジーを見ましょう。磁石をどのように設計しますか、磁石の形を正確に、磁石のタイミングを正確に。1つの磁石をトリガーし、その隣の次の磁石、その隣の次の磁石をトリガーしなければなりません。その形とその設計をどのように持つか」と言うことができます。だからそれがあなたがこれらのより高度なツールを使用しているところです。今、それらは
残念ながら、それらはまだ遅すぎます。だからそれらのシミュレーションは実行に1日か2日かかるかもしれません。だからオペレーターは今、多くのシミュレーションを事前に行い、それから機械の動作を通じてデータを収集し、これらの磁場反転配位を作り、パラメータスイープを通過します。
それからシミュレーションチームはそのデータを振り返り、シミュレーションと比較します。私は人工知能と強化学習で見ているいくつかのことに本当に興奮しています。そのプロセスを加速できるようにです。だから私たちは今それについて見守り、作業を始めています。今、私たちが今日使用しているところで使用するのではなく、機械またはテストを設計するためにシミュレーションを行い、テストを実行し、それから次の数日間でテストとシミュレーションを比較し、それを使用して次のテストセットのために実行するつもりのことを知らせるために使用するのではなく、実際にそれをよりリアルタイムで行うことができるか、オペレーターがAIまたは機械学習がそれをすべきだったと予測したであろうものを引き出すことができるか。
それから実際のプログラムで、発電機自体で何が起こっているかを理解するためにそれを使用します。
さて、そこには何百万という質問があります。だからまず、何回の衝突が起こるかについてどれだけ理解していますか。核融合に行けますか。何回の衝突があり、それがどのように電気にマッピングされますか。そしておそらく電気に直接マッピングすることについて話していただけますか。それはこのアプローチとトカマクアプローチの違いの1つです。
だからこれらのシステムからどれだけの核融合を得ますか。そしてそれが本当に正しい重要な質問です。
だから私たちはすでにベータについて話しました。B²、磁気圧力がNKT、つまり密度であるN、温度であるTに等しいということ。それから私たちは核融合について話しました。核融合の目標は粒子を熱く、高温に、十分多く、密度を得ることです。そしてそれらを十分長く一緒にしたいです。
私たちはそれをタウと呼びます。だからN、T、そしてタウ、十分長く核融合が起こり、多くの核融合が起こり、起こっているどんな損失率よりも多く、NTT。そしてB²を持つベータで、すでにそれらのパラメータの2つ、NNTが等しいことを知っています。だからそれはあなたに、目標は磁場を最大化することだとすぐに教えてくれます。絶対に磁場を最大化します。そして磁気核融合のほとんどの人々は、トカマクであろうとシータピンチであろうとFRCであろうと、それを行おうとしています。磁場を最大化しようとしています。
だから私たちはみんなそれに向かって押しています。パルスシステムで本当に素晴らしいのは、それを行う方法を知っているということです。実際、パルスシステムでは、パルス磁石の研究者たちがパルス磁石で100テスラを超える磁場を実証しました。それは定常磁石で得られるよりもはるかに高いか、これまでに実証されたものよりもはるかに高いです。
明確化の質問です。磁場を最大化することはNとT、ベータについてです。だからまだタウについて話していません。
まだです。しかし必要です。なぜならそれは本当に重要だからです。核融合がどのようにスケールするかについてさらに少し話すこともできます。だから核融合では、燃料をより熱くするほど、より多くの核融合が得られます。そして磁場を増加させることによって、B²がNTとして、密度と温度を一緒に増加させることを知っています。
より多くの密度、より多くの温度はより多くの核融合です。さらにより多くの温度はさらにより多くの核融合です。だから私たちが見るのは、私たちの、これらのタイプのシステムでは、磁場の3.75乗、または多くの実証で3.77の非常に明確なスケーリングです。その特定のスケーリング。それは核融合出力、核融合反応の非常に強いスケーリングです。
だからそれはあなたができる限り最大の磁場に行きたいということを教えてくれます。パルスシステムは本当に強力です。パルスシステムは、定常磁場と比較してパルス磁場を行うとき、研究者たちが100テスラを超える磁場を示しました。定常システムでは、人々は20、おそらく20テスラ台の高いシステムを示しました。そしてそれがB³.⁷⁷乗なら、すでにパルスシステムを行うことによって大規模な核融合出力を見ることができます。
わかりました。だから磁場を最大化しています。だから数字は上がります、超上がります。期間、タウをどのように得ますか。
しかし私はパルスと言いました。パルスはすでにより短いタウを意味します。
はい。
だからそれは核融合分野でゲームの名前です。人々は非常に慣性核融合を持ちます。私たちはナノ秒のタウを持ちます。
非常に短いですが、非常に高圧です。彼らは磁場を持っていませんが、非常に高圧です。それからステラレーターとトカマクでは、あなたの目標は非常に長いタウですが、はるかに低い密度を持ちます。そしてあなたは温度であまりにも多く行くことはできませんが、彼らははるかに低い密度を持ちます。
だから私たちがパルス磁気、または磁気慣性核融合で生きているところは中間です。非常に高い磁場、できるだけ圧力を増加させ、それから十分長くそれらを保つことです。だからそれがタウに関係します。それがそのエネルギー閉じ込め寿命に関係し、また安定性に関係します。だからこれが、私たちが構築できることを示したこの磁場反転配位です。
これらのプラズマは、基本的な理論が示したものの数百倍または数千倍持続できます。今、十分に長い寿命を持つことができます。だからそれが意味することは、これらの高ベータパルスシステムの実用的な核融合システムでは、100マイクロ秒から数ミリ秒、1000分の1秒の間の寿命があるということです。そして数1000分の1秒の間それを保持します。核融合を行い、それから排出します。
だからこのプロセス全体で、私たちは完全なチャンバーを満たす磁場から始めます。それから核融合燃料を注入します。それをイオン化し、素晴らしい冷たい100万度まで過熱します。しかし荷電粒子を持つのに十分熱いです。プラズマがあります。それから磁場を増加させ始めることができます。
磁場反転配位を形成し、それから磁場をさらに急速に増加させます。1から5から10、20、さらに高い磁場まで増加させます。そしてそれを行うと、プラズマが加熱されます。それを圧縮し、磁場と圧力を増加させます。核融合が今起こっています。新しい荷電粒子がこのシステム内部で生まれています。膨大な量の熱とエネルギーを持っています。
しかし荷電粒子で。これがベータが本当に、本当にあなたに有利に働くところです。外側の磁気圧力と同じように、磁気圧力はNKTが燃料を圧縮し圧力と温度を増加させます。プラズマの圧力と温度が増加すると、NKTが増加します。
それは磁場を押し戻し、プラズマの外側の磁場を増加させます。そしてそれが行うことは、磁場は電磁電流で、ワイヤーの中を流れる電流です。そしてそれが行うことは、電流をワイヤーの外に押し戻します。だからプラズマ自体が今、磁場を押し戻し、電流をシステムの外に押して、このプロセス全体を始めたコンデンサを再充電します。
すべて自己組織化的な方法で。だから核融合が通常どのようにエネルギーを生成するかを明確にするのは良いと思います。ここには水を加熱する中間ステップがあります。それから蒸気がelectricityにつながるものです。そしてもちろん、あなたが使用するFRC方法は直接電気につながります。それら2つの違いについて説明していただけますか。
ええ。
私はマッチとキャンプファイアーのアナロジーが好きで、核融合でそれをよく聞きます。定常核融合、ステラレーターやトカマクを考えると、それが試みていることは少しの燃料、そのマッチを取り、それからそのマッチに点火するために熱を加え、それから十分な燃料と正しい条件でそれを置き、それが焚き火に成長するように十分長くそれを保持することです。
彼らが良い仕事をしても、焚き火です。その定常システムで膨大な量のエネルギーを作り出しています。同じ場所で燃料を燃やし、いくつかの灰を生成し、その反応で多くの熱を生成します。そして従来の、トカマクまたはステラレーターでは、それがあなたが多くしていることです。その反応を続けさせるために、できるだけ熱を保持しています。そして最適な燃料は重水素とトリチウムと呼ばれ、あなたは…を持っています。
重水素は余分な中性子を持つ水素の重い同位体で、トリチウムは水素の非常に珍しい形で不安定な形です。得るのが非常に難しいほど珍しいです。2つの中性子と陽子を持っていて、それらを非常に高温で非常に高密度、または十分な密度と非常に高温で融合させると、heliumを作ります。これは荷電粒子で、キャンプファイアーの中に留まり、トカマクの中で、加熱し続け炎をかき立て、それは中性子を作ります。それは帯電していないのでシステムを離れます。
そのシステムでは、実際に理想的です。本当に素晴らしいです。なぜならキャンプファイアーでは、進行中のこの反応があり、それからエネルギーを取り出したいからです。あなたはそれを使いたいです。すべての燃料を燃やして何もしないだけではありません。それは本当に価値がありません。
本当に価値があるのは、キャンプファイアーの隣に立って熱を得ること、それから出てくるものを得ることです。それから従来の核融合システムでそれを使います。水を沸騰させ、水を加熱し、それから30、35%の効率で、それから蒸気タービンを通してそれを冷却塔に変換し、燃料を冷やして電気を抽出します。そして私たちは蒸気タービンを知っています。石炭プラントはこれをします。
核分裂炉はこれをします。だから私たちはそれを行う方法を知っています。そしてそれが従来のそれを行う方法です。しかし私はパルス磁気システムでそれを行う他の方法があると思います。あなたが行うことができるもう1つのことがあります。なぜならあなたはこの高ベータを持っているからです。電場と電磁力があり、それが今核融合燃料を圧縮しています。
温度が上昇しています。熱くなっています。温度が上昇しています。密度核融合が起こっています。新しい核融合粒子が生まれています。そしてそれらの粒子は単に炎をかき立てているだけではありません。
トカマクのようにキャンプファイアーを保持しているだけではありませんが、彼らは別のことをしています。それは本当に強力です。それは磁場を押し戻しているということです。圧力をかけています。その圧力は電流を誘導します。私たちはその電流を抽出できます。しかしそれはあなたを別の方向に連れて行くので、キャンプファイアーのアナロジーは今崩れます。なぜなら今キャンプファイアーは膨張しているからです。何かを押し戻しています。だから今、ピストンエンジンのアナロジーです。マッチ、キャンプファイアーから、今度はピストンに移動するとき。
だからピストンエンジンでは、ピストンの動き、それにかかる圧力とその動きを使って何か有用なことをします。ピストンエンジンでは、それはクランクシャフトを回し、クランクシャフトを回すためです。ホイールを回すか、おそらくクランクシャフトを回してジェネレーターを回し電気を作るためのピストンエンジンでもあります。そして実際、それをかなり高効率で行うことができます。
その方法を使用したジェネレーター、そのピストンの膨張を使用して、私たちが行うことは磁場の膨張を使用してその電気を抽出することです。私たちははるかに、はるかに高い効率でそれを行うことができると信じています。実際、蒸気タービンができる30から35%の効率ではなく、80%の効率を示す理論的な論文がありました。
85%の効率、そのプロセスで燃料のエネルギーのはるかに多くを抽出します。
実際に小さな余談を取ることができますか。ここでの効率という言葉について。だから、ええ、あなたは30%と言いました。非効率的です。その効率の測定は、どれだけのエネルギーが実際に電気に変換されるかですか。
その測定は、システムの外に出る熱エネルギーのどれだけが電気に変換されるかです。それが私たちが気にかけるものです。私たちは核融合を作るためにこれにいるわけではありません。私たちは電気を作るためにこれにいます。そして私たちは電気を作るために核融合を使っています。だから私の視点からは、それが焦点であるべきです。どうやってそこに到達しますか。だからそれは出てくる熱エネルギーの電気への効率です。それが測定しないのは、システムに投入したエネルギーの量と、あなたがそのキャンプファイアーをブロwtorchで始めたという点でそれに何が起こるかです。
そのブロwtorchエネルギーすべてはどうですか。それのために何を得ていますか。だから高ベータはもう1つの副次的利点です。それは実際にはおそらく犬を振る尾かもしれませんが、新しい核融合エネルギーを高効率で出すだけでなく、それは素晴らしいです。なぜならそれはあなたが欲しいものだからです。核融合から電気を作ります。しかしあなたはまた、そこに入れたその磁気エネルギーをすべて回収します。そしてそれが本当に強力なものです。そしてそれは人々が95%以上の効率で実証してきたものです。電気を核融合に投入し、95%の効率でその電気を取り戻すことができます。さらに核融合生成物の電気のすべても非常に高い効率で、おそらく80%、おそらくそれ以上です。だから今、あなたはこれらのシステムの1つで膨大な量の電気を作っています。そしてそれは本当に強力なあらゆる種類のパフォーマンスと工学的利点を持っていますが、それはまたあなたを他の燃料に押しやります。だから私たちは重水素とトリチウム燃料がどのようにこの中性子を作るかについて話しました。それは蒸気タービンを回すために水を沸騰させるためにシステムを離れますが、磁場を押し戻しません。だからこれらの高ベータシステムの1つでは、実際にはそれはまったく素晴らしい燃料ではありません。だから
そこにある他の燃料はさらに興味深いです。そして候補燃料の1つが本当に興味深いのは重水素とhelium-3と呼ばれるものです。そして私たちは重水素、重い水素について話しました。さて、helium-3、その核はhelionとも呼ばれます。だから私たちは会社にその名前を付けました。軽いheliumです。それは…通常のhelium、風船の中にあるものでは、2つの陽子、2つの中性子があります。
それは非常に安定していて一般的に見られます。Helium-3も安定していますが、一般的には見られません。幸運なことに、それは軽いので、離れます。それは文字通り大気を離れて宇宙に行きます。
だから私たちは地球上にあまり持っていません。だからそれを作らなければなりません。または宇宙に行かなければなりません。そしてそれをどこから得るかについての全く別のことがあります。月から得ますか。木星には、わかりました、大量のhelium-3があります。しかし重水素とhelium-3を取ってそれらを融合させると、そのhelium粒子、そのアルファ粒子も得られます。核融合でそれを呼ぶものです。しかし中性子の代わりに、陽子を得ます。そしてその陽子は荷電粒子です。それは水素核です。
その陽子は今磁場に閉じ込められ、押し戻し、その電気を抽出できます。さて、このhelium-3燃料には支払うべき代価があります。しかしhelium-3燃料のためのこの高ベータシステムのために。しかし高ベータシステム、パルス磁気核融合システムのようなもののために、それは本当に理想的な燃料です。
代価と言うとき、代価とは何ですか。代価はどんな形を取りますか。代価は何ですか。代価はどんな形を取りますか。
あらゆる種類の形です。物理学、工学、技術、そしてビジネスコスト。だから飛び込みましょう。だから私たちはhelium-3がどのようにであるかについて話しました。核融合物理学の観点から、私たちは1億度について話しました。それは重水素とトリチウム核融合が本当によく機能する温度です。そしてそれは核融合が本当によく機能する温度です。そしてそれは従来の核融合の人々が本当に焦点を当ててきた温度です。
それに到達することに。それが閾値です。1億度に到達すれば、核融合の動作点にいます。そしてそれが機能することがわかります。口語的にはとにかく。Helium-3はより高い温度を必要とします。それでは十分ではありません。
十分ではありません。重水素とhelium-3の核融合は1億度で起こります。度、しかしそれは最適温度ではありません。そして実際、高ベータシステムでは、最適温度はより高いです。2億、時には3億度です。だからさらに高い温度に到達しなければなりません。温度は難しいです。だからこれまでよりもさらに高い温度に押し上げなければなりません。
だからそれが欠点の1つです。もう1つの欠点は、それらのより高い温度に到達するとき、私たちはB²がNTであることについて話しました。B²は密度×温度です。密度×温度です。さて、与えられた磁場に対して、密度と温度は今逆です。
磁場に対して、密度と温度は今逆です。だから温度を上げると、密度が減少します。だから温度を上げると、密度が減少します。だから今、あなたは問題があります。核融合を行うための粒子が少ないかもしれないという問題です。つまりあなたの核融合システムは以前よりも大きくならなければなりません。
だから同じ反応速度に対して、重水素-トリチウムと比較したhelium-3システムは、より高い温度で動作し、より大きくなければなりません。しかし裏返しは、今80で、3倍のエネルギー効率でエネルギーを回収できるなら、80数パーセント対30数パーセントで、すべての入力エネルギーを回収するなら、今実際にはほぼ同じサイズです。
なぜなら彼らは同じ電力出力だからです。エネルギーではありません。私たちが心配しているのはエネルギーではありません。電気を心配しています。電気出力、今実際には同様のサイズと同様のエネルギーのシステムを構築できます。ただこのはるかに高い効率でのみです。
わかりました。サイズについてもう少し言えますか。私たちは何について話していますか。なぜサイズは重要な制約ですか。
そしてそれが他の代価の1つに関係します。それはお金に関係します。私たちの目標は、クリーンで低コストの電気を構築し、世界に出すことです。低コストの電気を構築し、世界に出すことですが、それは低コストである必要があるということです。それは基本的です。もしそれが本当に高価なら、誰もそれを買いません。
そしてクリーンであることができますが、展開されません。だからそれは常になければなりません。なぜの一部、核融合の約束が低コストであり得るかの理由です。だから核融合システムがどれくらいコストがかかるかをどうやって知りますか。それは本当に素晴らしい質問です。そして多くはfundamental sizeに帰着します。物事を建設しなければなりません。
だから発電所について最初の原理の、コスト工学を行うことができます。根本的にそれらはどれくらいコストがかかるか。どれだけのコンクリートがそこに入ったか。根本的に、それはどれくらい大きいか。そしてもしあなたが製造の良い仕事をしているなら、あなたは、あなたの目標はできるだけ低いコストで製品を製造することです。できるだけ低い価格でそれを売ることができるように。それは材料コストに漸近します。
ああ。
なぜならあなたはそれより安くはなれないからです。
だからこれは文字通り、ある意味で、ある種の第一原理的な意味で、発電所を建設するのにどれだけのコンクリートが入るかです。
どれだけのコンクリート、どれだけの鋼鉄、どれだけの銅とアルミニウム。異なる材料は異なる量のコストがかかりますが、結局のところ、最も安い関数は最小量の材料です。
わお。わかりました。
だから私たちはそれについて多く考えます。そしてこれらのシステムをより小さくしてより低いコストで開発できるようにする方法を考えます。さて、裏返しがあります。あなたはまだ電気を生産する必要があります。
だからあなたがそれらを本当に小さくして電気を生産しないなら、核融合にはある最小サイズがあります。それは本当に重要です。核融合科学者やエンジニアは、たとえばデロリアンの後ろに核融合発電機を持つことはないとは決して見ません。物理学はそれが起こることを許しません。少なくとも過去の100年か200年の間私たちが理解してきた物理学では。
さて、ここには本当に興味深いビジネスの質問がたくさんあります。なぜならあなたは基本的に科学、技術、物理学、工学の最先端にいて、基本的に急速に未来に革新しようとしているからです。どうやってそれをしますか。なぜならここでのR&D、研究だけで多くのお金がかかるからです。だから何ですか、つまり、それについて何が言えますか。未知のことが非常に多く、研究するだけで非常にコストがかかるとき、この技術を未来に押し進める上で大胆で恐れ知らずであるにはどうすればよいですか。
だから私はこれをいくつかの方法で考えます。1つ、必要性。
私たちは世界を見て、世界がクリーンで低コストで安全な電気を必要としていることを知っています。そして今日の私たちのニーズを満たすだけで、明日のニーズやAIのニーズやおそらく来ている成長についてさえ話すわけではありません。ただ今日を満たすためです。だからしかしそれにとって基本的なのは、それは人々が買う製品でなければならないということです。
その電気を低コストで作っている発電機でなければなりません。そしてそれはすぐでなければなりません。だから私が多く考えることは、どうやってその2つのことを一緒にしますか。そして多くはスケールです。そして多くはそれについて考えることです。大きなスケールではありません。実際、それはその逆です。小さなスケールです。
それはどうやって大量生産可能な製品を構築するか、迅速に構築して迅速に学ぶことができる製品をどうやって構築するかです。そして私が私のキャリアでこれについて発見したことは、それらは実際に同じことだということです。そしてより速く物を構築できるほど、その物が機能するかどうかより速く学ぶことができ、より速く今実際にそれを繰り返して次のものを構築できます。
だから私がキャリアを費やして構築してきたことは、人間のチームと会社で、ビルダーで、高技術の物を迅速に構築できる人たちです。R&Dをしたいなら、大規模で多国籍で複雑で巨大なシステムは望みません。あなたは実際に、使命を達成する最小のものを取りたいです。核融合では最小サイズがありますが、使命を達成し、それから迅速に構築し、迅速に構築する周りに全チームを構築し、人々が迅速に動き、繰り返し学ぶようインセンティブを与えます。
そして私が発見したことの1つの皮肉は、製造に焦点を当てることによって、低コストで非常に迅速な製造に焦点を当てることによって、実際にはより速く科学をすることができるということです。私のキャリアの初めには、決してそれを推測しなかったでしょう。科学をする方法は、どこかに巨大な実証粒子加速器を作ることだと思ったでしょう。
大規模で複雑な科学実験を作ることが科学をする最良の方法だと。そして私が発見したことは、実際には小さな反復的な、可能な限り速く構築することがより速くあなたをそこに連れて行くということです。なぜならあなたは学ぶことができ、構築でき、繰り返すことができるからです。問題を解決でき、それから基本的な物理学を学び、スケーリングを学び、FRCを学び、B³.⁷⁷乗を学び、それらのことをはるかに早く学ぶことができます。もしあなたが1つのメガプロジェクトで始めて答えを得るために数十年待ったなら。
そこには深い真理があります。シンプルなもの、低コストなもの、製造可能なものを押すことの制約についての何かです。それがすべてを押します。科学を押し、革新を押します。実際、あなたは説明すべきかもしれません。私は信じていますが、7番目のプロトタイプにいます。これは狂気じみています。ここでの革新の速度は狂気じみています。通過したすべての異なるプロトタイプについて話していただけますか。単に迅速に繰り返すために何が必要だったか。そしておそらく人々にとって本当に興味深いでしょう。それを起こすために必要なチームについて何が言えますか。それを起こすために必要なのはどんな種類の人々ですか。その速い速度で。そして私たちはここでソフトウェアについて話しているのではありません。
私たちはフルスタックについて話しています。1億度の物理学まで下がるすべての方法です。毎時100万マイルの速度で。それは狂気じみています。とにかく、プロトタイプをどうやって繰り返しますか。そしてそれを起こすのはどんな種類のチームですか。
だからHelionでは、私たちは7つのシステムを建設してきました。
最初の6つは、これらの磁場反転配位を作るプロセスをスケーリングし、それらを熱核融合条件に圧縮し、核融合を行うことができることを実証し、それからスケール、温度、エネルギーを増加させることに焦点を当てた一連のプロトタイプでした。最初のものはビールにちなんで名付けられました。
実際、最も成功したのは誘導プラズモイド加速器、IPAでした。そしてそれはチームがこれらのFRCを作り、それらを保持し、安定性基準のいくつか、加熱基準を理解できることを示した最初のシステムでした。それから私たちは磁場を増加させ始めました。さて、素晴らしい、私たちはこれらのFRCの1つを保持できます。
私たちはどれくらい長く、どのようにそれらを作るかを知っていますが、今それらを絞って核融合を始めることができますか。圧力と温度を増加させます。私たちが気づいたのは、機械ごとに、私たちは常にスターバックスを使いました。私たちはワシントン州レドモンドにいました。レドモンドにいました。機械の上に置かれているスターバックスのカップとして、これがスケールです。
それらは人間が常に写真に収まるには小さすぎたので、スターバックスのカップで十分でした。だから私たちはTall、Grande、ventiに切り替えました。それから最大のtrenta、2020年にオンラインになった最大のシステムでした。それは1億度を示し、重水素とhelium-3核融合を行った最初のシステムでした。実際、私たちが知る限り、行われた唯一のバルク重水素-helium-3核融合であり、またFRCからの1億度の核融合温度を示しました。そしてその間ずっと、最も初期の作業は政府資金で、政府助成金、SBIRや他のタイプの政府助成金でした。そして実際、関与したチームは私自身と残りの創設チームは、政府プログラムを獲得し、基本的な科学を行うが非常に迅速に動くことに本当に優れていました。
そして繰り返し、迅速に構築する方法について考える多くの方法があります。
まずチームについて話したいです。それから技術のいくつかについて話すことができます。それらを使用します。しかしその多くは、あなたの目標が製品、電気をできるだけ早く世界に出すことであるなら、あなたがすべてをそのレンズに向かって見るべきだということを考えることです。だからそれはあなたが選ぶ材料について考えることです。あなたは、すべてのターンで、一般的に利用可能な材料を選びたいです。
超希少な材料のためにサプライチェーンを待たなければならないなら、それははるかに多くの時間がかかります。だからあなたができることをすべてして、単純なアルミニウム合金、単純な銅合金を使用するシステムを工学します。そしてタングステンを使用しなければならないなら、おそらくシステムのいくつかでタングステンを使用しなければなりません。それは見つけにくい合金です。一般的に利用可能なタングステンシートの厚さを使用していることを確認してください。
あなたは知っています。それらの種類の工学分析と思考プロセスをすべてのステップで。そしてそれが私たちがこれらのシステムを、IPAからVentiまでTrentaまで構築した方法です。常に「大量生産されやすいシステムをどうやって構築しますか」と見ていました。なぜならこれがもう1つのことだからです。私のキャリアの初めに予測したかどうかわかりませんが、物の100を作ることによって、1つの物を作るよりも実際にそれをより速く作ることができるということです。そしてそれは、私たちの核融合システムを見ると、これらの大きな磁石について話したときです。
1つの巨大で大きく複雑で作りにくい磁石を構築できます。それは重くてクレーンで動かさなければならず、超希少なCNCによる非常に複雑な機械加工が必要です。または、それを100の小さな磁石の複合材で作ることができます。これらの磁石のそれぞれは今、単純な機械で作ることができます。
これらの磁石のそれぞれは今、人間が拾い上げることができます。十分軽いです。それらは作ることができ、製造され、大量生産されます。そしてそれが私たちがしたことです。そしてそれがこれらの機械での私たちの全設計哲学でした。すべてのターンで、どうやってより速く行きますか。今日まで私がチームに押し続ける古典的なものは、繰り返しますが、どうやって速く動くか考えること、eBayです。
私たちは買います。そして私は公に言ったことがあるかどうかわかりません。
おやおや、これから来ます。これは素晴らしい。
私たちはeBayに多くの時間を費やします。
方法を見つけなければなりません。ええ。
あなたは動かなければなりません。そしてこれが例です。私たちは真空ポンプを使用します。なぜならこれらのシステムではすべての空気を引き出さなければならないからです。だから私たちはターボ分子真空ポンプと呼ばれる真空ポンプを使用します。これは商品です。
これはさまざまな粒子加速器、科学的応用で使用されます。それらの多くがあります。それらは堅牢です。長持ちします。それらはまた非常に小さなサプライチェーンを持っています。だからもし真新しいターボ分子ポンプを買いたいなら、できます。製造業者があなたのためにそれを作りあなたのために配達するのに9ヶ月待つかもしれません。
しかし私は今日行って、10年前に作られた同じモデルを得ることができ、eBayで今すぐ得ることができます。しかし、それは機能しないかもしれません。どれくらいよく機能するか、どれくらいきれいか、それらのことのどれもわかりません。だから私たちがすることは、お金を節約するためにeBayに行くのではありません。そうです。より安いです。今eBayに置かれているターボポンプ、それらを持ってきて社内でテストします。
おそらくそれらの1つだけがあなたが必要とする仕様を満たしますが、何だと思いますか。あなたはちょうど9ヶ月ではなく2週間でポンプを手に入れました。そしてあなたはそれを手に入れました。そしてそれはドアにあります。そしてそれは動作しています。そしてそれは実行されています。そしてあなたは動いています。
ほら、私はこの種のことが大好きです。私が本当にそれをするのを見た唯一の人々の1人はElonです。彼はメンフィスでそのクラスターを数週間で組み立てました。これはそのようなものは今までに行われたことがありません。
そしてこのeBay方式は、サプライチェーンをショートカットするように、それを起こすために本当に必要な種類のことです。
そしてできるところはどこでも、あなたはまだ機能する製品を届けなければなりません、そうですよね。
そうです。
それは、品質を犠牲にすることはできません。しかし本当にピカピカの真新しいものが必要ですか、中古のものが仕事をするつもりのときに。そして私たちは全体的にそれについて考えます。
最高のプラズマ診断、世界で最も洗練されたプラズマ診断を取りますか。それは3%、3%以内の精度を持っていますか。そしてそれは私に3年かかり、おそらく数百万ドルかかります、行って構築するのに。それとも10年前からの技術を取りますか。それは5%正確で、十分に良いです。私は1ヶ月で行って構築できます。そして私たち、Helionで、そして私たちが集めたチームにとっての答えは、そのスクラッピーな「私はただ問題を解決したい」です。
必ずしも最高の解決策は必要ありませんが、それを起こしましょう。」だからそれは私たちが日常的にすることです。時々、私は私の学術的同僚とこれについて課題があると思います。なぜなら私たちは意見の相違があるからです。なぜならその3%は、さて、それは5%よりはるかに良いです。だからそれをすべきではありませんか。あなたのデータをより良く知るでしょう。しかし5%で十分です。さて、50%は十分に良くありません。
だからその技術は適用できなかったでしょう。だからその中間地点を見つけることは難しいことです。品質と安全性を決して妥協しないこと。それは機能しなければならず、安全でなければなりません。しかしまだ速く行くことができますか。
しかし一般的に、ただ反復の速度をここで押す文化を持つことです。
うんうん。そして物を構築したいチームを構築することです。Helionの誰もが、少なくともHelionの大多数は、私たちはエンジニア、科学者、技術者、機械工を雇います。実践的なビルダーです。Helionの会社は核融合会社としては非常に奇妙です。今日、私たちは50%が技術者です。科学者ではありません。
いいですね。
そして私たちはたくさんの科学者を持っています。科学は非常に重要だからです。しかし彼らは巨大な製造会社によってサポートされています。そして私たちの目標は可能な限り速く構築することです。私たちが試みる他のことのいくつか、垂直統合です。そしてこれはElon Muskのあなたのポイントです。これが彼の会社で焦点を当ててきたことの1つです。どうやってタイムラインを駆動する重要なことを内部に持ってくるか、商品製品としてただ買ってすぐにここに得ることができないもの、そしてそれらを速く構築できることを確認することです。
だから私たちは今、Helionでいくつかの重要な垂直統合製造ラインを行いました。私たちは核融合会社としてはコンベヤーベルトを持つ唯一の会社かもしれないと思います。実際、私たちの2番目のものがちょうどオンラインになりました。私たちは文字通りHelionで電源を製造する生産ラインを持っています。だから私たちは外部のコンサルタントや外部のサプライヤーを見つけてそれらをやらせるのではなく、最大の速度で動くことができます。
さて、私は大好きです。
ビルダーファーストの会社、そしてあなたはまた製造について考えています…このすべてを通して。私はTrentaの写真を見ています。美しいです。
そして実際、私は、この写真で私が話していることの1つの完璧な例を指摘できます。だから端に緑の構造があります。緑のファイバーグラス。これはG10と呼ばれます。
実際、皮肉なことに、私たちが使用する主要な構造要素の1つはこのG10ファイバーグラス材料です。それはPCBボードにあるのと同じものです。すべての回路基板にある同じ基板です。だから私たちはそれが強く、電気に良いことを知っています。ただ私たちはその大きな部分を得て機械加工します。しかし端でさえ、途中にボルトを見ることができます。真ん中にそこに9つのボルトがあります。
G10の標準的な部分は機械の端に合うほど大きくありませんでした。だから私たちは1つのカスタムメーカーにカスタムサイズの真新しい部分を製造させ、新しい型と新しい機械を構築させることができました。今はもう覚えていませんが、おそらく通常これらは約6から12ヶ月かかります。
または私はサプライヤーに既製品を手に入れに行くことができ、1週間で配達してもらい、今すべてのボルトが間にある形で機械加工できます。そして社内でG10機械加工ショップを持っていて、今ボルト穴を機械加工でき、実際にそれらの部分を一緒にボルトで留めることができます。だからそれは余分な工学が必要で、どうやってそれをするかを考え出し、まだ核融合システムのニーズを満たす本当に賢く優秀な機械的および構造エンジニアを持つことが必要でした。
しかしそれが私たちが試みたことです。それが私たちがHelionで構築しようとするチームの種類です。本当に手を汚したい、実践的になりたい、物を構築したい、迅速に動きたい人々です。そしてできるところはどこでも、品質や安全性を犠牲にせずに、ショートカットを取ります。それがゲームの名前です。私たちはできるだけ早く核融合をオンラインにしなければなりません。
ええ、これは本当にエキサイティングで本当にインスパイアリングです。
だから尋ねなければなりません。それでは、どんなタイムラインだと思いますか。最初の機能する、そこにある、核融合発電所のようなものです。いつだと思いますか。
ええ、だから私たちができたことは、構築することです。迅速に構築し、数年ごとに新しい核融合システムをオンラインにすることです。
2023年に、私たちはMicrosoftとの契約に署名して、Microsoftのために発電所を建設しました。彼らのデータセンターの1つのために。そしてこれはグリッドに接続された発電所で、核融合から電気を生成します。そしてその発電所からの最初の電子のための非常に、非常に厳しい野心的なタイムラインで、2028年です。
そしてその発電所はデータセンターに電力を供給します。
その発電所は、データセンターが接続されているグリッドに電力を供給します。
そして私たちは電力グリッドがどのように機能するかの詳細に入ることができます。しかしええ、だからMicrosoftはその発電所から電力を買うことになります。
ハードな期限を作ったMicrosoftに賛辞を送ります。私は大好きです。
彼らはです。彼らはです。そして私たちが毎日その期限について考えていることです。
私たちは、Grande、Venti、Trentaを通して、それらすべての機械を通して、彼らと断続的に働いてきました。だから彼らは私たちが構築し、マイルストーンに到達し、核融合を行うことができることを示し、桁違いにスケールアップし、それからこれらの高度な核融合燃料にアクセスするのを見てきました。だから彼らはそれらすべてのことと私たちが構築した製造を見てきました。私たちはすでに、今まさに、その発電所をサポートするための製造を構築しています。私たちは今日それをしています。
私たちは2年前にサイティング、相互接続に関する作業を始めました。どうやって核融合を接続しますか。それはどのように見えますか。どうやってサイトしますか。環境への影響は何ですか。誰がそれを規制しますか。それらすべてのこと。だから私たちはすでに多くの時間を費やしました。そして私たちは進んでいます。そしてそれは難しいでしょう。それについて冗談はありません。これは厳しいです。そしてそれは私が毎日考えることです。
確かに、あなたはたくさんの人々がおそらくまだあなたにこれは夢物語だと言っているはずです。これは不可能だと。あなたとチームがこれは確かに不可能だと考える日はありますか。それから次の日目覚めて「さて、とにかくやります」と言います。
つまり、それが思考プロセスです。それがメンタリティです。
とにかくやります、やりましょう。世界はそれを必要としています。これが行われない物理学的理由はありません。今、それはどれくらい速くそれを構築できるかの問題です。そしてあなたが必要とするだけ効率的であるようにそれを工学できますか。そしてそれらは工学と製造は途方もなく難しい課題です。だからそれを軽視しないでください。しかしそれが目標です。そしてそれが私たちが毎日起きて考えていることです。
これは私が実際に過去数日間考えて、私のチームの何人かと話していたことです。私たちは確かに「いいえ、これは決して行われない」と言う人々を持っています。そして私たちは以前それを持っていました。最初に「私はこれらのプラズマを一緒にマージしたい」というときにそれを持っていました。そして人々は「いいえ、それは決して起こり得ない」と言いました。そして私たちは行ってそれをしました。そして「FRCを圧縮することはできません。なぜならそれは不安定だからです」。
実際、私はまだそれを聞きます。「FRCは不安定です」。そして私は「はい、わかっています。今、私にS*÷Eを紹介させてください。そして私たちがそれについて知っていることとどうやってそれに対抗できるかについての20年の研究を」と言います。だから私たちは、多くの懐疑論を通して、まだ構築し反復できることを示すことができました。そして私が知らないことがあります。全く正直に言いましょう。
私たちがこれらのことを構築しに行くにつれて、私たちは新しい難しい問題に直面するつもりです。私たちが私たちの仕事をしていないなら、新しい難しい問題を発見していないなら、おそらく私たちは十分に強く押しませんでした。おそらく十分速く押しませんでした。そして私はそれが本当に重要だと思います。私たちがチームを構築し、誰もが彼らの問題をしていることを確認するために採用を行うこと。
今、それは難しい課題ではないということではありません。そして人々をモチベートし続けること。Helionは今500人以上です。しかしTrentaを建設したとき、私たちは50人でした。
わかりました。
だから今、300人以上の人間がHelionで働いていて、コンピュータモデルからシステムを構築し、それをオンラインにして核融合をするのを見ませんでした。しかし既にPolarisのために、私たちの第7世代システムのために。
Trentaを実行していたとき、核融合をしているとき、彼らはそれを見ることができました。測定を見て、私たちが核融合をしていることを知りました。しかしまだ、この次の機械は単なるシミュレーションでした。だから、それが建設されるのを見ること、それを見ること、それは人々にとって畏敬の念を起こさせるものです。そして私は言います、それが初めてオンラインになり、ピンク色に光って核融合の輝きを見るとき、それは畏敬の念を起こさせます。畏敬の念を起こさせます。私は…
私はそれが大好きです。
核融合の輝き、ええ。ええ。
誰もがWindowsのデスクトップの背景を核融合の背景、プラズマの輝きに変えます。
だからどうやって実際にそれを見ることができますか。
いくつかのことがあります。だから1つ、それにアクセスするために、私たちは窓があります。私たちはカメラ、分光法、レーザー、私たちが測定するために使用する他の種類の科学的診断で見るために周りのいたるところに小さな窓があります。だからそれを通して光の放出を見ます。
しかしまた、それは非常に明るいです。だから私たちが使用する実際の真空容器自体はセラミックです。シリコンと酸素のいくつかのバージョンがあります。通常は石英ですが、他のいくつかの焼結材料もあります。そしてそれは非常に明るいので、それらの材料を通して輝くことができます。だからあなたが見るのは核融合の光ではありません。
核融合が起こっているとき、熱核融合は非常に熱いので、光はX線スペクトルにあり、人間の目はそれを見ることができません。しかしあなたの氷のように冷たい100万度のプラズマ、ちょうど始まったばかりのとき、それは人間が見ることができる範囲の光子と光を放出しています。だからあなたはその明るい紫、フクシア色を見ます。
そしてこれは、もし実際のカメラを行っているなら、これは超高速カメラのようなもの、そんな感じですか。
私たちは高速のものと低速のものを持っています。伝統的なSLRカメラ、正しい色を表すものは、すべてそれらが捉えるのは光、統合された光、フラッシュです。彼らは知りません。プラズマが形成され、加速され、圧縮されるのを見ることができません。それらのことは何も見ることができません。
彼らはそれがすべて1つの明るいフラッシュに統合されたのを見るだけです。しかし高速カメラ、それらはそれを見ることができます。だから高速カメラを私たちは実際にそれを測定するために使用できます。実際、私たちは特別なフィルターをそれらに置いて異なる波長の光を測定します。だから誰が光を放出しているか言うことができます。水素ですか。ヘリウムですか。ヘリウム3ですか。誰が光を放出していますか。いつ放出していますか。どの粒子が光を放出していて、いつですか。だから、それらの高度な診断を使用することによって、私たちは今それらの映画を取ることができます。それはそのフラッシュを見るほど素晴らしくありませんが。
ええ、つまり、それは美しいですよね、人間がそのようなものを作ることができるということは。それは本当に美しいです。ちょっと興味から、核融合発電所を電力グリッドに接続することには興味深い複雑さがありますか。古い学校の電力グリッドにいくつかの制約がありますか、例えばアメリカで。どうやってそれを得ますか、あなたが言及したMicrosoftのこと、どうやって核融合発電所からいくつかのGPUを持つコンピュータへの接続をしますか。どうやってその接続をしますか。それとも些細なことですか。
これのどれも些細ではありません。
しかし、私はいくつかの本当に興味深い工学的方法があると思います。だから、単に基本的なことから、私たちが核融合をしているとき、私たちは磁場を押し戻します。電気が始まったこれらのコンデンサを再充電します。そしてその電気は高電圧、DC電圧のコンデンサに座っています。それは定常です。
その時点で、60ヘルツの電力、伝統的なAC電力を作ることはかなり簡単です。それはバッテリーに電気を取ってインバーターを使ってそれをAC電力に反転させることができるのと同じ方法です。そして大規模なグリッドインバーター、私たちはかなりよく行う方法を知っています。このパルスバージョンの1つの種類のユニークなことは、パルスで1秒間に1回から10回の間の繰り返し率なので、電力出力を調整できます。
だからグリッドがより多くの電力を必要とするとき、私たちは実際にそれを上下に調整できます。そして私たちは核融合システムでそれを実証することができました。より小さなもの、より小さなプラズマシステム、私たちはゼロから、オフから、100回毎秒まで行き、100ヘルツ動作ができることを示しました。実際、私たちがそのシステムを実行したのは10億回以上の動作のためで、一日中ただ安定して実行しました。
だから個々のパルスはそれぞれある意味で独立しています。
個々のパルスはそれぞれ異なります。あなたが燃料を入れ、核融合を行い、それを排出するところ…
クールです
…eBayからのそれらのポンプを通して、それから電力出力と電気出力です。
おお、わお。
しかしおそらくこれを行うよりもっと賢い方法があります。そして私たちがHelionを設立したとき、目標は低コストのベースロード電力を構築することでした。そして私たちがMicrosoftと協力して、今他の人々とも協力して見始めたことは、データセンターが将来最大の電力需要の1つになるということです。私たちはそれが来ることを知っています。
そして本当にユニークなのは、この形の電力は直接回収で、蒸気タービン部分ではなく、直接電力はすでにDCです。定常です。それはコンピュータが本当に望むものです。だから本当にユニークな方法はありますか、このコンデンサに座っているDC電力を取って、グリッドへACに行き、これらすべての送電損失を持つのではなく、データセンターへ直接DCに行くだけですか。直接接続できますか。だからそれが私のチームが今見ていることのいくつかです。その直接DC変換を超高効率で行い、それらのGPUを直接実行できますか。もし私たちがそれを行う方法を考え出すことができるなら、それは本当に強力でしょう。しかしそれらは核融合とデータセンターが
本当に結合できるいくつかの興味深い工学的方法だと思います。冷却部分全体もあります。私の冷却のほとんどは半導体と電力スイッチングの冷却です。ちょうどデータセンターのように。だから私たちがそれら2つを一緒に持ってくることができる多くの興味深い工学的方法があります。
だから発電所とそれが電力を供給しているものとの間のより深い統合です。
そして確かに未来はそうであるように見えます。おそらく、必要とされるエネルギーの多くがコンピュート、AI関連のアプリケーションのためのものになるでしょう。だからもし未来を10年、20年、50年先に見たら、核融合を、数百万のGPUのこれらの巨大なデータセンターに電力を供給するものとして見ますか。基本的に、地球の表面がコンピュートと核融合発電所で覆われています。おそらくそれは100年先です。
だからAI専門家と話すとき、彼らはAIの電力需要について非常に日常的に話します。そして実際、製造で同じように、任意の1つのものののコストが原材料に漸近するように、AIにとって、計算のコストは電力、電気のコストに漸近します。そしてさらに、その電気は集中しています。
それはそのAIデータセンター、すべての電力があるその脳にあります。すべての電力があるところです。そしてあなたは本当に高エネルギー密度が欲しいです。現場のそこに発電が欲しいです。だからそれらの2つの事実を取ると、本当に素晴らしいマッチがあるように見えます。核融合、それはベースロードで、高エネルギー密度で、ほとんどの場所にサイトできる、とデータセンター、それは局所的な場所で高エネルギー要求、そして大量のそれになるでしょう。
エネルギー研究所からの最近の予測では、電力で年間2%の成長ではなく、データセンターの使用による電力で4%または6%の成長があるかもしれないと示唆されています。私はそれがおそらくどこに向かっているかを大幅に過小評価していると思います。だから、
おお、おとこ。
だからAIが人間の認知を成長させることができ、問題を解決する私たちの能力、私たちはそれが電力によって制限されることを許すことはできません。だから私はそれが限界にならないように可能な限り強く押します。
2050年のような、そのようなことについて考えたことがありますか。あなたが数年先に焦点を当てていることは知っています。ちょうど核融合発電所を機能させることに。しかしさらに長期的な未来について考えたことはありますか。何年までに1000基以上の核融合発電所があると思いますか。
だから私はチームに、もし私たちが核融合を1回実証して、それだけなら、私たちは失敗したと言います。しかしそれでは十分ではありません。宇宙は核融合によって動力を得ています。人間はこれを利用する必要があり、私たちの社会のために、技術の善のために、これを利用することができます。だからそれは私たちが押し進めることです。そして実際、それは私たちがこれらの機械を設計する方法に組み込まれています。
コイルは大量生産されます。コンデンサは大量生産されます。そして私たちはそれらすべてを作ります。全体的にそれは次のシステムが何になるかについてではなく、それらすべてのシステムを構築するための製造とインフラを構築していることを確認することについて考えることです。だから私たちは数年前にホワイトハウスからの電話がありました。核融合における大胆な10年研究のために、どうやって核融合を得ますか。そしてそれはHelionと核融合産業からのさまざまな他の会社でした。
そして今核融合産業があると言えることはかなり素晴らしいです。それは単なる一回限りのことではありません。または核融合実験があります。または誰かがプロトタイプを持っています。しかし、産業があります。Helionには競合他社がいます。それは素晴らしいです。
競合他社を持つことにこんなに興奮している人を聞いたことがありません。しかしええ、それは真剣なことのようなものです。それは本当の可能性です。ええ。
そして目標は次の10年で核融合を実証するだけでなく、意味のある方法でそれを展開し始め、答え始めることでした…私たちは4000ギガワットの設置された化石燃料容量を持っています。どうやってそれを核融合で意味のある方法で置き換え始めますか。そしてどうやって数年ごとに発電機を作るだけでなくそこに到達しますか。しかし私たちは工場が欲しいです。これらの核融合発電機のギガファクトリーがラインから転がり出て、月に1つ、週に1つ、日に1つですか。それが私がサプライチェーンチームに課す種類の計画です。どうやってこれをしますか。どうやって実際にこれを構築しに行きますか。どうやって私たちがギガファクトリーを構築して50メガワット発電機がラインから出て、トラックに配備され、それから毎日工場から運転して行けるようにしますか。そしてそれは厳しい課題です。私は他の人々がロケット、電気自動車で何をすることができたかを見ます。巨大な工場を回転させます。
私たちはこれが行われることができることを知っています。だから核融合にとって、呼びかけはそこにあります。そして市場もそこにあります。もし電気発電機を十分安くすることができるなら、それはやる価値があります。
ええ。このすべてが本当にエキサイティングで、あなたがしていることをインスパイアリングです。そして明らかに世界はそれを必要としています。そしてこの種の、私たちが説明した、クリーンで、地理的位置に制約されていない安価なエネルギーをより多く持つほど、まず地政学の緊張の多くを緩和します。
しかし第二に、それはAI側での多くの技術的ブレークスルーを可能にします。コンピュートに使用するすべての異なることに対して。それは本当に、本当にエキサイティングです。だからええ、来る数十年で何百万ものそれらがあることを望みます。
だからもし私たちがそれに到達できるなら、日に発電機を作ることに到達できるなら、あなたは今年に数百について話していません。そしてあなたはそれらを展開しています。
そしてこのスケールで展開することも難しいです。どうやってこのスケールで発電所と発電機を展開しに行き、迅速にそれを行いますか。興味深いことに、データセンターはその点で少し良い課題です。なぜなら、私は、私たちは1つの50メガワットシステムを構築してそれのためのサイトを建設しに行く必要はないからです。
私たちはサイトを建設し、そのサイトに100のそれらを置き、その大きなデータセンターのための大量の電力を持ちます。だから、だから、それはある意味で実際にはどうやって数百または数千の核融合発電機を展開しに行くかのニワトリと卵の問題で。データセンターは興味深いアプリケーションで、非常にすぐに非常に小さなエリアで多くの電力が必要です。そしてあなたは行くことができます、あなたは行ってそれを行うことができます。さて、それは何を意味しますか。それは、2つ以上のコンベヤーベルトが必要になるということです。それは確かです。
ええ。ええ。さて、あなたは…つまり、製造は本当に難しいです。しかしあなたが言ったように、魅力的なことは、それが難しいけれどもそれをしているときにあなたは他のすべてのことを考え出すということです。科学と物理学とすべて。すべて…イノベーションは規模で製造しなければならないときに加速されます。それは実際に見るのが魅力的です。宇宙産業でもそれを見ます。
いつ私たち人間はKardashevタイプ1文明のステータスに到達しますか。そしていつタイプ2に到達しますか。
だからKardashevスケール、Kardashevタイプ1文明は人間が太陽から地球に入射するのと同じだけの電力を捕捉または生成しているときです。タイプ2は次の大きなもので、太陽の周りのすべてからエネルギーを捕捉しているところです。膨大な量のエネルギーです。
そして多くの場合、人々はそれを入射として、つまりあなたが太陽のすべてを遮断する惑星全体のサイズの太陽光パネルを持っているかのように話します。しかし私は本当に、あなたはそれを生成できるものとして考えるべきだと思います。私たちは地球上で何を作ることができますか。そして、私たちが知っていることは、あなたは知っています、私たちは今Kardashevタイプ1のほんの一部です。そして私たちはやるべき仕事があります。
そしてそこに到達できる多くの技術はありません。燃料の観点からだけで。
そうですね。
しかしもし、いくつかの研究が言うように、地球上に1億年から10億年の核融合燃料があるなら、私たちには進む余地があります。そしてそれは今日の使用です。だから今日の使用の100倍、私たちはまだたくさんの燃料があります。やりましょう。
そしてそれは何を解き放ちますか。今地球上で実際に行う出力の100倍の電力を持つことは何を解き放ちますか。そして私はそれがかなり変革的だと思います。私たちはそれらの巨大なAIデータセンターを持っていますか。私たちは今急速なスピードで考え、今イノベーションできる脳を持っていますか。私はそれがかなり強力な未来だと思います。
ええ、私は巨大なAI脳とロケットを想像できます。ただ常により多くのより多くの人間を宇宙に輸送し、宇宙を植民地化し、私たちは宇宙に拡大しています。つまり、明らかに懸念すべきことがたくさんあります。技術自体は常に諸刃の剣です。私たちが作る力の中で、私たち人間が明白な方法でそして明白でない方法で自分自身を破壊するという懸念が常にあります。私は自然の中で多くの時間を過ごしてきました。
そしてあなたは、シンプルさ、自然によって達成されるバランスについて本当に特別な何かがあることをはっきりと認識するようになります。
そしてある意味で、私たちは洗練された技術を作ることによってそのバランスを乱します。しかし別の意味で、私たちは自然の精神でより美しく、私たち人間がより豊かな方法で繁栄することを可能にする何かを構築しています。だから、諸刃の剣です。
私は膨大な量の低コストエネルギー、低コスト電気が可能にすることについて多く考えます。そしてそれは自然とどのように機能しますか。そしてもしあなたが電力を持っているなら、そしてこれが私たちが核融合を愛する理由の1つです。それはエネルギー密度が高いということです。だから、50メガワット施設は
私たちは27,000平方フィートの建物に収まると信じています。約1エーカーで、50メガワットのために。太陽光と比較すると少なくともシアトルでは2,000エーカーです。そしてそこでできることは変革的です。そして多くの人々は脱塩とクリーンな水について話します。だから私たちは水があまりない場所にいることができ、それらのこと。
私は実際に食料について考えます。皮肉なことに、地球の表面のうち自然だったものがどれだけ今農地ですか。そして私たちはそれが必要です。私たちは食料を栽培します。なぜなら人間は食べる必要があり、それは本当に重要だからです。しかしそれは地球全体で約5フィートです。なぜ500フィートでできないのですか。なぜ実際に植物を栽培している建物を建設できないのですか。建物の中で、あなたは植物を栽培しています。私は植物を栽培することについて多くの時間を考えます。皮肉なことに。
高密度で、食料密度で、だから私たちは食べることができ、存在でき、エネルギー密度が高く豊かな方法で共存できます。あなたは実際に宇宙に行くことに言及しました。あなたは知っています、私たちは今どうやって宇宙に行きますか。私たちはメタン燃料、または水素燃料を取り、それらを燃やしてロケットを打ち上げます。私がキャリアの初めに見たすべての種類のクールなビーム化されたロケット技術があります。そこであなたは、マイクロ波をビーム化できます。だからあなたは燃料を燃やす必要がないマイクロ波クラフトを持っています。だからもし地球上で本当に密度の高い、本当に良い電力を持っているなら、それを
そのマイクロ波クラフトにビーム化できます。それは今電気をロケット燃料として使用できます。だからできるいくつかの本当に強力で興味深いことがあります。深宇宙でさえ、それはまたより可能にしますが、地球から打ち上げるだけでも。だから私はそれが私たちが本当に考えもしないことを開くと思いますが、ただ理論化されてきました。「わお、もし私が小さな場所で低コストの大量の電力を持っていたら、これはそれができることです」。しかし私はそれが開くことができることに興奮しています。私たちが今考えることができることさえ、しかし私たちが考えることができないものさえ
またはまだ知らないものさえ。
推進について言及したので、核融合に興味深い使用、可能な使用がありますか、推進において、地球から離れることでも深宇宙に行くことでも。
つまり、それは…正直に言って、多くの点で、それは私が核融合に入った方法です。エネルギーと宇宙旅行の交差点について考えることです。
そしてあなたが太陽系にいるとき、地球の軌道の周りで、太陽のエネルギーを集めることは多くの意味があります。そしてそれはそこにあります。無料です。宇宙にいるとき、大気がそれを遮断していないので、はるかに多くを得ます。だから宇宙船は太陽光パネルで動きます。しかしもしあなたがさらに外に行きたいなら、太陽の照射はR²、半径の2乗として減衰します。
そしてそこは長い道のりです。太陽からどこでも多くのエネルギーがないまで長くかかりません。だからあなたはそれをあなたと一緒に持ってこなければなりません。そして宇宙では、質量は高価です。質量は難しいです。それがロケット方程式です。だから高エネルギー密度燃料を持ってくることができることは本当にエキサイティングです。そしてそれが核融合が可能にすることです。しかしここに課題の1つがあります。
もし蒸気サイクルを使用して核融合から電気を作るなら、あなたは今どこかが必要です。何か冷たいものが必要です。だから熱いお湯を得ます。あなたは今それを冷やすことができなければなりません。そして宇宙では、冷やすものがありません。冷やすための作動流体がありません。だから実際、核融合の多くの蒸気ベースのシステムは宇宙には意味がありません。
だからここでこの直接エネルギー、このエネルギー効率が重要なところです。それは実際にHelionを立ち上げたチームの起源物語のいくつかに来ます。核融合だけに焦点を当てるためにHelionをスピンオフする前に、私たちは物の混合で働きました。高度な材料、ロケット推進、核融合、核融合ロケット、核融合材料、それらすべてのこと。
いいですね。
そして宇宙分野の人々が、特に深宇宙にいるなら、あなたは何も無駄にできません。あなたが作るすべてのワットの電力、あなたは使った方が良いです。なぜならそれを得るのが高価だったか、太陽光パネルだからです。あなたが作るすべてのオンスのすべてのジュールの熱、あなたが作るすべてのワットの熱、あなたはラジエーターで拒絶しなければなりません。そしてそれは超高価で重いです。
だからあなたは宇宙でできるだけ効率的に構築します。あなたは水と空気を再循環させます。あなたは水を再循環させます、そしてあなたの空気、そしてそれらすべてのこと、あなたは効率的です。そしてそれは私たちが核融合エネルギー効率について考えることに持ち込んだことです。それはあなたが望むということです…もし私の目標が製品を作ることなら、製品は何ですか。製品は電気です。製品は電気です。それのどれも無駄にしないでください。
直接電気を回収することによってあなたができるすべてのワットを回収してください。核融合プロセスからできるだけ効率的にすべての電気を回収してください。そしてあなたは、ちょうど宇宙のように、より小さく、より高いパフォーマンスを持ち、より多くを届けることができるシステムになります。ミッションが何であれ。
そして私たちの場合、ミッションは電気です。
そこにある星を見るとき、私は本当に何が起こっているのか混乱しています。なぜなら確実に何千とは言わないまでも何百万もの高度なエイリアン文明がそこにあると思うからです。私たちが決定的な方法でそれらのどれにも会っていない理由が本当に混乱しています。
だから再び、ポットヘッドの質問を続けると、彼らはどんなエネルギー源を使用していると思いますか。もし私が言っていることが本当なら、エイリアン文明がそこにあるということが、宇宙に拡大するために、彼らは核融合を使用しているだろうということはかなり確実だと思いますか。
それ以外のことを想像するのは難しいです。今まさに、何…宇宙のエネルギーはどこから来ますか。そしてそれは核融合から来ます。それは星から来ます。そして私たちは、それがプロセスだと知っています。だから彼らが星自体を利用しているか、Kardashevタイプ2、または彼らがどこかに行きたいので核融合を持ってきているのか、彼らは訪問するためにそれを持ってきています。私はそれがかなりありそうだと思います。
かなりありそうです。あなたはフェルミパラドックスを持ち出します。どうして私たちはエイリアン文明を見ないのですか。どうして私たちはエイリアン文明を見ないのですか。たとえそれが任意の1つの惑星に生命があるという無限小の小さな確率であっても、そしてその生命が知的生命に成長するという無限小の小さな確率であっても、しかしながら、私たちの銀河には無限の星の周りのほぼ無限の惑星があります。私たちが存在してきたよりもはるかに長い間存在してきた無限の惑星があります。しかし私たちはそれを見ません。そして私はそれが多くの科学者と誰もが長年にわたって格闘してきた質問だと思います。
つまり、私はその意味合いに非常に恐れています。恐ろしいことは、私たちが以前行ったポイントに、より技術的に進歩するにつれて、私たちは自分自身を破壊することになるということです。核兵器のようなものを解き放つことができます。しかしプラスプラス。
超高度なシステムを開発するときに起こる新しいことがあって、100%に近い確率でそれらが
自分自身を破壊します。任意の知的存在を破壊します。イノベーションを続けるほど野心的な種類の知的存在は最終的に自分自身を破壊するでしょう、それが1つの説明です。そしてそれは恐ろしいです。
それは少なくとも私たちが作るものに注意するようにという、インスパイアリングで、sobering(冷静な)思考であるべきです。create. しかし私はただ人間を見ます。私たちは危険なものを作ります。そして時々ほとんど土壇場で、自分自身を破壊しない方法を考え出します。
私たちは期限には強いです。
そして私たちは、生き残ることに強いです。つまり、地球上で知っている生命は方法を見つけるように見えます。そして私たちが知っている知的生命、人間の生命は方法を見つけるように見えます。私たちは途中で多くの痛みを伴うことをします。しかし最終的に、私たちはどういうわけか生き残ります。それは興味深いです。
人間の精神に何かがあります。それが私たちが生き残ることを可能にします。だから私は私たちが作る超強力な技術について多くの楽観主義を持っています。それは最終的に何千年も私たちが生き残ることにつながるでしょう。しかしそれから、なぜエイリアンはここにいないのでしょう。だからおそらくそれは宇宙を横断することが本当に難しいということも可能です。おそらくそれは本当にそれが難しいです。物理学がそれを簡単にしません。宇宙はたくさんあります。そしてそれは単に旅行するのが難しいです。
私は核融合を行う機能するシステムを構築するのに進むにつれて、フェルミパラドックスについて特に、より楽観的になってきたと思います。そして、そこにはいくつかがあります。あなたが何かと呼ぶものがあって、生命を濾過します。
ダークフォレストは別の哲学です。確かに、それはそこにあります。しかし誰もが隠れています。なぜなら気づかれたくないからです。しかし私は実際に別のことを考えます。私がいつも愛してきた哲学、そして私はこれを間違って発音するつもりです。だから謝ります。Matrioshka brains(マトリョーシカ脳)。
…それはKardashevレベル2です。文明が非常に進歩し、物理的に拡大すること、宇宙で拡大すること、新しい場所に旗を植えることによって彼らの到達を拡大することに焦点を当てないことです。しかし彼らの認知を成長させます。考える能力を成長させます。彼らは脳を成長させます。知性を成長させます。そして私は、過去数年間で、おそらくこれが起こることであるという大規模なトレンドを見てきたように感じます。そして私たちは知性を成長させます。そしてAIと高度なツールによって種の知性を成長させます。
そして社会として、どこでもそれらの旗を植える必要がないほど十分賢くなることができます。だからMatrioshka brainはDyson球で、文明が太陽全体を本質的に太陽光パネルでまたはある方法でその光を集める何かで覆い、そのすべての電力を使って知性に電力を供給し、コンピュータに電力を供給し、脳に電力を供給します。
そして私は私たちがそれから遠い、それから離れていると思いますが、おそらくAIと核融合が一緒になってあなたをその道に沿ってより早く実際に連れて行きます。そして私はフェルミパラドックスのその結果に興奮しています。そしてその時点で、それらの文明はもう見つけることができない星を持っています。なぜならそれはすべて覆われているからです。そして考えています。そして彼らの知性を成長させています。実際に物理的に拡大する必要があるのではなく。
ええ。宇宙と時間の領域ではなく認知と意識の領域で探求し拡大すること対私たちが21世紀の植民者人間のように考えること。おそらく22世紀の人間は根本的に異なる考え方をするでしょう。ええ、それは美しい、美しい未来のビジョンです。
美しいと言えば、あなたは多くの興味深いことを多くの興味深い分野でしてきました。あなたにとって何ですか…ばかげた質問ですが、物理学と原子力工学、核融合と発電所で最も美しいアイデアは何ですか。あなたがただ立ち止まって畏敬の念を抱くどんなアイデアですか。
私は常にそれが機能することに畏敬の念を抱いています。そして私はそれを言うのが少しばかげているように聞こえることを知っています。
しかし私のキャリアで学んだことが多くなればなるほど、生命が機能するまさにその正しい温度のバランス、電磁力と強い力の間のまさにその正しいバランス。それらは偶然であることを想像するのが難しいことです。だから私たちは自然がどれほど美しいかについて話します。しかしそれから木の葉のそれぞれが本当に何であるか、そしてそれぞれの細胞とそれぞれの原子とその原子の量子下部構造を見て、私はただすべての部分が一緒になることに驚きます。
私たち人間はどういうわけか、それがただ機能するその完璧なバランスを見つけることができます。
ただ機能します。土壇場で時々、しかしそれは機能します。
あなたが動作している種類の期限、あなたが動作している優秀な人々のグループまたは動作している、それは私をストレスにさせますが、私を興奮させます。
だから私はあなたがこの仕事をしていることに深く感謝しています。あなたはエキサイティングな未来を構築している人々の1人です。だからそれをしてくれてありがとうございます。そして今日話してくれて本当にありがとうございます。
どうもありがとうございました。楽しかったです。
David Kirtleyとのこの対話を聞いてくれてありがとうございます。このポッドキャストをサポートするには、説明欄にあるスポンサーをチェックしてください。そこには私に連絡したり、質問したり、フィードバックを提供したりするリンクも見つかります。
そして今、偉大なJohn F. Kennedyからのいくつかの言葉を残させてください。「私たちはこれらのことをします。それらが簡単だからではなく、難しいからです」。聞いてくれてありがとうございます。そして次回お会いできることを願っています。
コメント