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TEDGlobal 2009

Steven Cowley: Fusion is energy's future

スティーヴン・カウリー:未来エネルギーの核融合

July 22, 2009

物理学者のスティーヴン・カウリーは核融合が燃料危機に対する持続可能な唯一の解決策だと確信しています。彼がなぜ核融合だと上手くいくのか -- そして彼とその他の大勢が人生を捧げた、時間との戦いである新しいエネルギー源を作り出すプロジェクトの詳細を説明します

Steven Cowley - Physicist
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
The key question is, "When are we going to get fusion?"
重要な問題は「核融合はいつ実現するのか?」ということです
00:15
It's really been a long time since we've known about fusion.
核融合が発見されてから長い年月が経っています
00:20
We've known about fusion since 1920,
我々はそのことを1920年から知っていて、
00:23
when Sir Arthur Stanley Eddington
サー・アーサー・スタンレー・エディントンと英国科学振興協会が
00:25
and the British Association for the Advancement of Science
その仕組みを使って太陽は燃えているのだと
00:27
conjectured that that's why the sun shines.
推測したのです
00:30
I've always been very worried about resource.
私は常に資源について心配してきました
00:33
I don't know about you, but
皆さんの事は分かりませんが、
00:36
when my mother gave me food,
私の母親が食べ物をくれたとき、
00:38
I always sorted the ones I disliked
私は常に自分の嫌いなものから
00:40
from the ones I liked.
食べ始めました
00:43
And I ate the disliked ones first,
私は嫌いなものを最初に食べ、
00:45
because the ones you like, you want to save.
好きなものを後のために残しておいたのです
00:47
And as a child you're always worried about resource.
子どものときには皆いつも資源の事を気にします
00:51
And once it was sort of explained to me
それで我々がどれほど資源を
00:54
how fast we were using up the world's resources,
消費しているのか知ったときに
00:57
I got very upset,
ひどく混乱しました
01:01
about as upset as I did when I realized
太陽に飲み込まれるまで
01:03
that the Earth will only last about five billion years
地球があと500億年ほどしか永らえないと
01:05
before it's swallowed by the sun.
知った時と同じぐらい混乱したのです
01:07
Big events in my life,
私にとっては大きなイベントです
01:10
a strange child.
変な子ですね
01:13
(Laughter)
(笑い)
01:15
Energy, at the moment, is dominated by resource.
エネルギーというのは現在のところすなわち資源です
01:16
The countries that make a lot of money out of energy
エネルギーにより巨万の富を得ている国というのは
01:19
have something underneath them.
その下に何かを持っているのです
01:22
Coal-powered industrial revolution in this country --
石炭に支えられたこの世紀の産業革命
01:25
oil, gas, sorry.
石油、ガス、失礼..
01:29
(Laughter)
(笑い)
01:33
Gas, I'm probably the only person
恐らく私はプーチンさんが
01:36
who really enjoys it when Mister Putin
ガス栓を締めるのを楽しんでいる
01:38
turns off the gas tap, because my budget goes up.
数少ない人間でしょうね 予算が増えますから
01:40
We're really dominated now
我々はいつも使って、さらに早いスピードで使い続けている
01:43
by those things that we're using up faster and faster and faster.
モノたちに支配されています
01:48
And as we try to lift billions of people out of poverty
そして第3世界、つまり途上国にいる何十億という人たちを
01:53
in the Third World, in the developing world,
貧困から助け出そうとするために
01:56
we're using energy faster and faster.
エネルギーを今までに無い程消費しているのです
02:00
And those resources are going away.
それらの資源というのはいずれ無くなります
02:02
And the way we'll make energy in the future
将来のエネルギーというのは資源から
02:04
is not from resource,
来るわけでは無いのです
02:06
it's really from knowledge.
それは知識からきます
02:09
If you look 50 years into the future,
今から50年後の未来を考えてみると
02:11
the way we probably will be making energy
我々がエネルギーを利用する方法というのは
02:14
is probably one of these three,
恐らくこれら3つのうちのどれかでしょう
02:16
with some wind, with some other things,
風力か、それとも他のものか、
02:19
but these are going to be the base load energy drivers.
どちらにしてもこれらが将来のベースロードになるでしょう
02:21
Solar can do it, and we certainly have to develop solar.
太陽光発電もそうでしょうし、その開発はしなければなりません
02:24
But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar
しかし世界の需要に合う程の量のエネルギーを太陽から得るためには
02:29
the base load energy supply for the world.
まだ知らなければなければならない事が数多くあります
02:32
Fission.
核分裂
02:36
Our government is going to put in six new nuclear power stations.
我々の政府は新しく6つの原子力発電所を建設する予定です
02:39
They're going to put in six new nuclear power stations,
6つの新しい原子力発電所です
02:43
and probably more after that.
その後はさらに多くなるでしょう
02:45
China is building nuclear power stations. Everybody is.
中国も原子力発電所を建設中 皆やっています
02:47
Because they know that that is one sure way
それが化石燃料を使用しない確かな方法だと
02:49
to do carbon-free energy.
分かっているからです
02:52
But if you wanted to know what the perfect energy source is,
しかし完璧なエネルギー源が何か知りたいのであれば、
02:56
the perfect energy source is one
それはあまり場所を必要とせず、
02:59
that doesn't take up much space,
エネルギー源は無尽蔵の供給があり
03:01
has a virtually inexhaustible supply,
安全で、炭素を空気中に一切出さずに、
03:04
is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,
放射性物質を一切残さない
03:07
doesn't leave any long-lived radioactive waste:
というもので、それはつまり
03:11
it's fusion.
核融合です
03:15
But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.
しかし落とし穴もあります こういうことには常に落とし穴があるのです
03:17
Fusion is very hard to do.
核融合は非常に難しいのです
03:19
We've been trying for 50 years.
我々は50年もの間挑戦しています
03:22
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.
よろしい 核融合とは何でしょうか? ここで原子物理学が登場します
03:25
And sorry about that, but this is what turns me on.
失礼ですが、こういう事に私は興奮するのです
03:28
(Laughter)
(笑い)
03:31
I was a strange child.
変な子どもでしたからね
03:33
Nuclear energy comes for a simple reason.
核エネルギーというのは単純なしくみで動いています
03:37
The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.
最も安定した原子核というのは鉄で、周期表の丁度真ん中にあります
03:41
It's a medium-sized nucleus.
中程度の大きさの原子核です
03:45
And you want to go towards iron if you want to get energy.
そしてエネルギーを得たいのであれば鉄に向かっていくのです
03:47
So, uranium, which is very big, wants to split.
だからとても大きくウラニウムは分裂したがっているのです
03:51
But small atoms want to join together,
しかし小さな原子がそれに加わり、
03:54
small nuclei want to join together
原子核がいくつも合わさり、
03:57
to make bigger ones to go towards iron.
鉄に向かって大きなものになっていくのです
03:59
And you can get energy out this way.
このようにしてエネルギーを得るのです
04:01
And indeed that's exactly what stars do.
そして勿論これは星が行っている事そのものです
04:03
In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium
星の真ん中では水素が結合し、ヘリウムを形成していますし、
04:05
and then helium together to make carbon,
ヘリウムから炭素になり
04:09
to make oxygen, all the things that you're made of
そして酸素になる、あなたを形作っているものは全て
04:11
are made in the middle of stars.
星の中で作られているのです
04:13
But it's a hard process to do
しかしそれは大変なプロセスです
04:16
because, as you know, the middle of a star is quite hot,
星の真ん中というのはまず間違いなく
04:18
almost by definition.
ひどく暑いですからね
04:21
And there is one reaction
そしてその結果として
04:25
that's probably the easiest fusion reaction to do.
恐らく行うのが一番簡単な核融合でしょう
04:28
It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:
水素の同位体2つ、2つの種類の水素を使います
04:33
deuterium, which is heavy hydrogen,
重い水素、重水素、
04:37
which you can get from seawater,
これは海水から取る事ができるのですが、
04:40
and tritium which is super-heavy hydrogen.
それにとても重いトリチウムという物質です
04:42
These two nuclei, when they're far apart, are charged.
これら2つの原子ですが、離れている時は電位を持ちます
04:46
And you push them together and they repel.
そしてくっつけようとすると反発し合います
04:50
But when you get them close enough,
しかしある程度近づけてしまうと
04:53
something called the strong force starts to act
大きな力というのが働き始め
04:55
and pulls them together.
それらは引かれ合うのです
04:57
So, most of the time they repel.
代替に置いて反発し合っていますが
04:59
You get them closer and closer and closer and then at some point
より近くに、そしてさらに近くにとよせ合うと、そのうち
05:01
the strong force grips them together.
強い力が2つを捕まえるのです
05:03
For a moment they become helium 5,
そしてそれはヘリウム5という物質になります
05:06
because they've got five particles inside them.
5つの粒子が中に入っていますからね
05:08
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together
これがそのプロセスです 重水素をトリチウムが一緒になり
05:10
makes helium 5.
ヘリウム5になります
05:12
Helium splits out, and a neutron comes out
ヘリウムが分裂し、中性子が出てきて、
05:14
and lots of energy comes out.
そして大きなエネルギーが発生します
05:17
If you can get something to about 150 million degrees,
摂氏1.5億度ぐらいの環境では
05:19
things will be rattling around so fast
あらゆるものが凄いスピードで移動して
05:22
that every time they collide in just the right configuration,
正しい設定のもとでこれらが衝突し合うと
05:24
this will happen, and it will release energy.
核融合が起こり、エネルギーが発生するのです
05:28
And that energy is what powers fusion.
このエネルギーが核融合を動かすのです
05:30
And it's this reaction that we want to do.
こういう反応を起こしたいのですが
05:34
There is one trickiness about this reaction.
この反応では1つのトリックがあります
05:37
Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,
そのトリックというのは、1.5億度を手に入れなければなりませんが、
05:40
but there is a trickiness about the reaction yet.
トリックというのは反応に関するものです
05:43
It's pretty hot.
面白いですよ
05:46
The trickiness about the reaction is that
反応に関するトリックというのは
05:48
tritium doesn't exist in nature.
トリチウムは自然界に存在しないのです
05:50
You have to make it from something else.
他の何かから作り出さなければなりません
05:52
And you make if from lithium. That reaction at the bottom,
それをリチウムから作り出します 下にある反応ですが、
05:54
that's lithium 6, plus a neutron,
リチウム6に、中性子の組み合わせで
05:57
will give you more helium, plus tritium.
ヘリウムとトリチウムを得る事ができます
06:01
And that's the way you make your tritium.
こうしてトリチウムを得るのです
06:03
But fortunately, if you can do this fusion reaction,
しかし幸運にも、この核融合反応をすることができるのであれば、
06:05
you've got a neutron, so you can make that happen.
中性子も得られて、実際に実現する事ができるのです
06:08
Now, why the hell would we bother to do this?
さて、なぜこのような事をするのでしょうか?
06:12
This is basically why we would bother to do it.
これがその理由です
06:15
If you just plot how much fuel
我々に残されている燃料を
06:18
we've got left, in units of
現在の世界消費という視点から
06:22
present world consumption.
プロットしています
06:24
And as you go across there you see
そこに目を向けてみると、石油は
06:26
a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,
数十年しか持たないことがわかるでしょう -- 青色の線は
06:29
is the lowest estimate of existing resources.
最も少なく見積もった資源の残りを表しています
06:31
And the yellow line is the most optimistic estimate.
黄色の線が最も楽観的な見積もりです
06:34
And as you go across there you will see
目を向けてみると
06:38
that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years
数十年、もしかしたら100年程の化石燃料があるのが
06:40
of fossil fuels left.
お分かりでしょう
06:42
And god knows we don't really want to burn all of it,
それで我々は本当にその全てを使い切ってしまうのでしょうか?
06:45
because it will make an awful lot of carbon in the air.
その結果莫大な量の炭素が空気中に放出されます
06:47
And then we get to uranium.
そしてウラニウムの登場です
06:49
And with current reactor technology
しかし今の原子炉の性能を考えると
06:52
we really don't have very much uranium.
我々はそこまでウラニウムを持っていません
06:54
And we will have to extract uranium from sea water,
ウラニウムを海水から抽出する必要があり、
06:57
which is the yellow line,
それが黄色の線なのですが
06:59
to make conventional nuclear power stations
通常の原子力発電所を作るには
07:01
actually do very much for us.
実は様々な困難があるのです
07:04
This is a bit shocking, because in fact our government
これはちょっとショックな事です 我々の政府というのは
07:06
is relying on that for us to meet Kyoto,
京都議定書などの要件を満たすために
07:08
and do all those kind of things.
原子力発電所に頼っているのですから
07:11
To go any further you would have to have breeder technology.
先に進むには増殖炉の技術が必要になります
07:13
And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.
増殖炉とは高速増殖炉の事です これは結構危ないものです
07:15
The big thing, on the right,
右にある大きなものは
07:19
is the lithium we have in the world.
世界中にあるリチウムです
07:21
And lithium is in sea water. That's the yellow line.
リチウムは海水の中に存在します 黄色の線です
07:23
And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.
核融合に必要な3千万年分の燃料が海水の中にあるのです
07:26
Everybody can get it. That's why we want to do fusion.
皆が手に入れる事ができます だから核融合を行いたいのです
07:30
Is it cost-competitive?
価格競争力はあるでしょうか?
07:33
We make estimates of what we think it would cost
我々は核融合発電所を作った時の
07:36
to actually make a fusion power plant.
費用の見積もりを行ってみました
07:38
And we get within about the same price
その結果は現在の電気と大して
07:40
as current electricity.
変わらないものでした
07:43
So, how would we make it?
それでどうやって作るのでしょうか?
07:45
We have to hold something at 150 million degrees.
何かを1.5億度に保たなければなりません
07:47
And, in fact, we've done this.
そして実を言うと、既にそれはできているのです
07:50
We hold it with a magnetic field.
何かを地場の中に置きます
07:53
And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,
そしてその中、丁度環状体、ドーナツの形の真ん中ですが、
07:55
right in the middle is 150 million degrees.
その中が1.5億度になっているのです
08:00
It boils away in the middle at 150 million degrees.
中では1.5億度で沸騰し続けるのです
08:02
And in fact we can make fusion happen.
そして実際我々は核融合を起こすことができます
08:06
And just down the road, this is JET.
そしてこれが将来に向けた JET というものです
08:08
It's the only machine in the world that's actually done fusion.
世界で唯一核融合を行った機械です
08:10
When people say fusion is 30 years away, and always will be,
人々は核融合というのは30年後のもので常にそうだと言っていますが、
08:12
I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?
私は「そう、でも実はもうやってるんだよ」 そうでしょ?
08:15
We can do fusion. In the center of this device
核融合を起こす事はできます この機械の中で
08:18
we made 16 megawatts of fusion power in 1997.
1997年には16メガワットの核融合を起こしました
08:20
And in 2013 we're going to fire it up again
2013年にはもう一度同じ事を行い
08:23
and break all those records.
全ての記録を塗り替えるつもりです
08:26
But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.
しかしこれは本当の核融合電力ではありません 単に核融合を起こしているだけです
08:28
We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.
これを取り出して、核融合原子炉の中に入れなければなりません
08:31
Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.
我々には3千万年分の核融合エネルギーを手に入れたいのですから
08:34
This is the device we're building now.
これが我々が開発している機械です
08:39
It gets very expensive to do this research.
この研究を行うにはとても費用がかかります
08:41
It turns out you can't do fusion on a table top
低温核融合というナンセンスもありましたが
08:43
despite all that cold fusion nonsense. Right?
テーブルの上で核融合は行えないということは分かりました
08:45
You can't. You have to do it in a very big device.
できないのです とても大きな装置の中でしか行えないのです
08:48
More than half the world's population is involved in building this device
フランスの南部にあるこの機械を作るには世界の人口の半分以上が
08:51
in southern France, which is a nice place to put an experiment.
関わっています 実験をするには良い場所です
08:54
Seven nations are involved in building this.
7つの国家がこの製造に関わっています
08:57
It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.
制作するのに100億ドルかかります おそらくそして0.5ギガワットの核融合エネルギーを得るでしょう
09:01
But that's not electricity yet.
しかしそれはまだ電力ではないのです
09:05
We have to get to this.
ここまで到達しなければなりません
09:08
We have to get to a power plant.
発電所までたどり着かなければならないのです
09:10
We have to start putting electricity on the grid
このとても複雑な技術から電気を得られる様に
09:12
in this very complex technology.
しなければならないのです
09:14
And I'd really like it to happen a lot faster than it is.
それよりももっと早く実現したいのですが
09:16
But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
我々が考えられるのは2030年代に実現するというものです
09:19
I wish this were different. We really need it now.
違っていたらと思います 今の我々に必要なものなのです
09:24
We're going to have a problem with power
この国ではあと5年もすれば
09:26
in the next five years in this country.
エネルギーの問題に直面します
09:28
So 2030 looks like an infinity away.
2030年というのは永遠にも思えますが
09:30
But we can't abandon it now; we have to push forward,
中止する訳にはいきません;さらに進めて核融合を
09:34
get fusion to happen.
実現しなければなりません
09:36
I wish we had more money, I wish we had more resources.
もっとお金があったら良いのに、もっと資源があったら良いのにと思いますが
09:38
But this is what we're aiming at,
これが我々の目指しているところで、
09:40
sometime in the 2030s --
2030年代のいつかに
09:42
real electric power from fusion. Thank you very much.
核融合で発電した本当の電気 どうもありがとう
09:44
(Applause)
(拍手)
09:46
Translator:Akira KAKINOHANA
Reviewer:Takahiro Shimpo

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Steven Cowley - Physicist
Steven Cowley directs the UK's leading fusion research center. Soon he'll helm new experiments that may make cheap fusion energy real on a commercial scale.

Why you should listen

The promise of fusion seems to have inspired more science-fiction novels than it has real developments in renewable energy, but Steven Cowley has begun to upset that balance. As director of the Culham Fusion Science Center, he's collaborating with the UK Atomic Energy Authority and researchers on the France-based ITER fusion device on projects that may lead to cheap, nearly limitless carbon-free energy.

Fusion (the process by which lightweight atoms under pressure are fused to form heavier atoms, releasing energy) has long been the Holy Grail of renewable energy, but at the moment it only occurs in the cores of stars. Yet Cowley isn't too shy to proclaim that harnessing its power on an Earthly scale is now inevitable. At UCLA, he made observations on some of the most violent phenomena in the local universe -- solar flares, storms in the Earth's magnetosphere --  and now his research is coming directly into play as he plans devices that, theoretically, would contain 100-million-degree gas using powerful magnetic fields.

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Data provided by TED.

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