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
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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
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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00:15
The key question is, "When are we going to get fusion?"
0
0
5000
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
00:20
It's really been a long time since we've known about fusion.
1
5000
3000
核融合が発見されてから長い年月が経っています
00:23
We've known about fusion since 1920,
2
8000
2000
我々はそのことを1920年から知っていて、
00:25
when Sir Arthur Stanley Eddington
3
10000
2000
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
00:27
and the British Association for the Advancement of Science
4
12000
3000
その仕組みを使って太陽は燃えているのだと
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conjectured that that's why the sun shines.
5
15000
3000
推測したのです
00:33
I've always been very worried about resource.
6
18000
3000
私は常に資源について心配してきました
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I don't know about you, but
7
21000
2000
皆さんの事は分かりませんが、
00:38
when my mother gave me food,
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23000
2000
私の母親が食べ物をくれたとき、
00:40
I always sorted the ones I disliked
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25000
3000
私は常に自分の嫌いなものから
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from the ones I liked.
10
28000
2000
食べ始めました
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And I ate the disliked ones first,
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30000
2000
私は嫌いなものを最初に食べ、
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because the ones you like, you want to save.
12
32000
4000
好きなものを後のために残しておいたのです
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And as a child you're always worried about resource.
13
36000
3000
子どものときには皆いつも資源の事を気にします
00:54
And once it was sort of explained to me
14
39000
3000
それで我々がどれほど資源を
00:57
how fast we were using up the world's resources,
15
42000
4000
消費しているのか知ったときに
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I got very upset,
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46000
2000
ひどく混乱しました
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about as upset as I did when I realized
17
48000
2000
太陽に飲み込まれるまで
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that the Earth will only last about five billion years
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50000
2000
地球があと500億年ほどしか永らえないと
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before it's swallowed by the sun.
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52000
3000
知った時と同じぐらい混乱したのです
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Big events in my life,
20
55000
3000
私にとっては大きなイベントです
01:13
a strange child.
21
58000
2000
変な子ですね
01:15
(Laughter)
22
60000
1000
（笑い）
01:16
Energy, at the moment, is dominated by resource.
23
61000
3000
エネルギーというのは現在のところすなわち資源です
01:19
The countries that make a lot of money out of energy
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64000
3000
エネルギーにより巨万の富を得ている国というのは
01:22
have something underneath them.
25
67000
3000
その下に何かを持っているのです
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Coal-powered industrial revolution in this country --
26
70000
4000
石炭に支えられたこの世紀の産業革命
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oil, gas, sorry.
27
74000
4000
石油、ガス、失礼..
01:33
(Laughter)
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78000
3000
（笑い）
01:36
Gas, I'm probably the only person
29
81000
2000
恐らく私はプーチンさんが
01:38
who really enjoys it when Mister Putin
30
83000
2000
ガス栓を締めるのを楽しんでいる
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turns off the gas tap, because my budget goes up.
31
85000
3000
数少ない人間でしょうね 予算が増えますから
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We're really dominated now
32
88000
5000
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
01:48
by those things that we're using up faster and faster and faster.
33
93000
5000
モノたちに支配されています
01:53
And as we try to lift billions of people out of poverty
34
98000
3000
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
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in the Third World, in the developing world,
35
101000
4000
貧困から助け出そうとするために
02:00
we're using energy faster and faster.
36
105000
2000
エネルギーを今までに無い程消費しているのです
02:02
And those resources are going away.
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107000
2000
それらの資源というのはいずれ無くなります
02:04
And the way we'll make energy in the future
38
109000
2000
将来のエネルギーというのは資源から
02:06
is not from resource,
39
111000
3000
来るわけでは無いのです
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it's really from knowledge.
40
114000
2000
それは知識からきます
02:11
If you look 50 years into the future,
41
116000
3000
今から50年後の未来を考えてみると
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the way we probably will be making energy
42
119000
2000
我々がエネルギーを利用する方法というのは
02:16
is probably one of these three,
43
121000
3000
恐らくこれら３つのうちのどれかでしょう
02:19
with some wind, with some other things,
44
124000
2000
風力か、それとも他のものか、
02:21
but these are going to be the base load energy drivers.
45
126000
3000
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
02:24
Solar can do it, and we certainly have to develop solar.
46
129000
5000
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
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But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar
47
134000
3000
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
02:32
the base load energy supply for the world.
48
137000
4000
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
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Fission.
49
141000
3000
核分裂
02:39
Our government is going to put in six new nuclear power stations.
50
144000
4000
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
02:43
They're going to put in six new nuclear power stations,
51
148000
2000
６つの新しい原子力発電所です
02:45
and probably more after that.
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150000
2000
その後はさらに多くなるでしょう
02:47
China is building nuclear power stations. Everybody is.
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152000
2000
中国も原子力発電所を建設中 皆やっています
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Because they know that that is one sure way
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154000
3000
それが化石燃料を使用しない確かな方法だと
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to do carbon-free energy.
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157000
4000
分かっているからです
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But if you wanted to know what the perfect energy source is,
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161000
3000
しかし完璧なエネルギー源が何か知りたいのであれば、
02:59
the perfect energy source is one
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164000
2000
それはあまり場所を必要とせず、
03:01
that doesn't take up much space,
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166000
3000
エネルギー源は無尽蔵の供給があり
03:04
has a virtually inexhaustible supply,
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169000
3000
安全で、炭素を空気中に一切出さずに、
03:07
is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,
60
172000
4000
放射性物質を一切残さない
03:11
doesn't leave any long-lived radioactive waste:
61
176000
4000
というもので、それはつまり
03:15
it's fusion.
62
180000
2000
核融合です
03:17
But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.
63
182000
2000
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
03:19
Fusion is very hard to do.
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184000
3000
核融合は非常に難しいのです
03:22
We've been trying for 50 years.
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187000
3000
我々は50年もの間挑戦しています
03:25
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.
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190000
3000
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
03:28
And sorry about that, but this is what turns me on.
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193000
3000
失礼ですが、こういう事に私は興奮するのです
03:31
(Laughter)
68
196000
2000
（笑い）
03:33
I was a strange child.
69
198000
4000
変な子どもでしたからね
03:37
Nuclear energy comes for a simple reason.
70
202000
4000
核エネルギーというのは単純なしくみで動いています
03:41
The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.
71
206000
4000
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
03:45
It's a medium-sized nucleus.
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210000
2000
中程度の大きさの原子核です
03:47
And you want to go towards iron if you want to get energy.
73
212000
4000
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
03:51
So, uranium, which is very big, wants to split.
74
216000
3000
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
03:54
But small atoms want to join together,
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219000
3000
しかし小さな原子がそれに加わり、
03:57
small nuclei want to join together
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222000
2000
原子核がいくつも合わさり、
03:59
to make bigger ones to go towards iron.
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224000
2000
鉄に向かって大きなものになっていくのです
04:01
And you can get energy out this way.
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226000
2000
このようにしてエネルギーを得るのです
04:03
And indeed that's exactly what stars do.
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228000
2000
そして勿論これは星が行っている事そのものです
04:05
In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium
80
230000
4000
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、
04:09
and then helium together to make carbon,
81
234000
2000
ヘリウムから炭素になり
04:11
to make oxygen, all the things that you're made of
82
236000
2000
そして酸素になる、あなたを形作っているものは全て
04:13
are made in the middle of stars.
83
238000
3000
星の中で作られているのです
04:16
But it's a hard process to do
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241000
2000
しかしそれは大変なプロセスです
04:18
because, as you know, the middle of a star is quite hot,
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243000
3000
星の真ん中というのはまず間違いなく
04:21
almost by definition.
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246000
4000
ひどく暑いですからね
04:25
And there is one reaction
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250000
3000
そしてその結果として
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that's probably the easiest fusion reaction to do.
88
253000
5000
恐らく行うのが一番簡単な核融合でしょう
04:33
It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:
89
258000
4000
水素の同位体２つ、２つの種類の水素を使います
04:37
deuterium, which is heavy hydrogen,
90
262000
3000
重い水素、重水素、
04:40
which you can get from seawater,
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265000
2000
これは海水から取る事ができるのですが、
04:42
and tritium which is super-heavy hydrogen.
92
267000
4000
それにとても重いトリチウムという物質です
04:46
These two nuclei, when they're far apart, are charged.
93
271000
4000
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
04:50
And you push them together and they repel.
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275000
3000
そしてくっつけようとすると反発し合います
04:53
But when you get them close enough,
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278000
2000
しかしある程度近づけてしまうと
04:55
something called the strong force starts to act
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280000
2000
大きな力というのが働き始め
04:57
and pulls them together.
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282000
2000
それらは引かれ合うのです
04:59
So, most of the time they repel.
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284000
2000
代替に置いて反発し合っていますが
05:01
You get them closer and closer and closer and then at some point
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286000
2000
より近くに、そしてさらに近くにとよせ合うと、そのうち
05:03
the strong force grips them together.
100
288000
3000
強い力が２つを捕まえるのです
05:06
For a moment they become helium 5,
101
291000
2000
そしてそれはヘリウム５という物質になります
05:08
because they've got five particles inside them.
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293000
2000
５つの粒子が中に入っていますからね
05:10
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together
103
295000
2000
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
05:12
makes helium 5.
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297000
2000
ヘリウム５になります
05:14
Helium splits out, and a neutron comes out
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299000
3000
ヘリウムが分裂し、中性子が出てきて、
05:17
and lots of energy comes out.
106
302000
2000
そして大きなエネルギーが発生します
05:19
If you can get something to about 150 million degrees,
107
304000
3000
摂氏1.5億度ぐらいの環境では
05:22
things will be rattling around so fast
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307000
2000
あらゆるものが凄いスピードで移動して
05:24
that every time they collide in just the right configuration,
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309000
4000
正しい設定のもとでこれらが衝突し合うと
05:28
this will happen, and it will release energy.
110
313000
2000
核融合が起こり、エネルギーが発生するのです
05:30
And that energy is what powers fusion.
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315000
4000
このエネルギーが核融合を動かすのです
05:34
And it's this reaction that we want to do.
112
319000
3000
こういう反応を起こしたいのですが
05:37
There is one trickiness about this reaction.
113
322000
3000
この反応では１つのトリックがあります
05:40
Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,
114
325000
3000
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、
05:43
but there is a trickiness about the reaction yet.
115
328000
3000
トリックというのは反応に関するものです
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It's pretty hot.
116
331000
2000
面白いですよ
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The trickiness about the reaction is that
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333000
2000
反応に関するトリックというのは
05:50
tritium doesn't exist in nature.
118
335000
2000
トリチウムは自然界に存在しないのです
05:52
You have to make it from something else.
119
337000
2000
他の何かから作り出さなければなりません
05:54
And you make if from lithium. That reaction at the bottom,
120
339000
3000
それをリチウムから作り出します 下にある反応ですが、
05:57
that's lithium 6, plus a neutron,
121
342000
4000
リチウム６に、中性子の組み合わせで
06:01
will give you more helium, plus tritium.
122
346000
2000
ヘリウムとトリチウムを得る事ができます
06:03
And that's the way you make your tritium.
123
348000
2000
こうしてトリチウムを得るのです
06:05
But fortunately, if you can do this fusion reaction,
124
350000
3000
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、
06:08
you've got a neutron, so you can make that happen.
125
353000
4000
中性子も得られて、実際に実現する事ができるのです
06:12
Now, why the hell would we bother to do this?
126
357000
3000
さて、なぜこのような事をするのでしょうか？
06:15
This is basically why we would bother to do it.
127
360000
3000
これがその理由です
06:18
If you just plot how much fuel
128
363000
4000
我々に残されている燃料を
06:22
we've got left, in units of
129
367000
2000
現在の世界消費という視点から
06:24
present world consumption.
130
369000
2000
プロットしています
06:26
And as you go across there you see
131
371000
3000
そこに目を向けてみると、石油は
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a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,
132
374000
2000
数十年しか持たないことがわかるでしょう -- 青色の線は
06:31
is the lowest estimate of existing resources.
133
376000
3000
最も少なく見積もった資源の残りを表しています
06:34
And the yellow line is the most optimistic estimate.
134
379000
4000
黄色の線が最も楽観的な見積もりです
06:38
And as you go across there you will see
135
383000
2000
目を向けてみると
06:40
that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years
136
385000
2000
数十年、もしかしたら100年程の化石燃料があるのが
06:42
of fossil fuels left.
137
387000
3000
お分かりでしょう
06:45
And god knows we don't really want to burn all of it,
138
390000
2000
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？
06:47
because it will make an awful lot of carbon in the air.
139
392000
2000
その結果莫大な量の炭素が空気中に放出されます
06:49
And then we get to uranium.
140
394000
3000
そしてウラニウムの登場です
06:52
And with current reactor technology
141
397000
2000
しかし今の原子炉の性能を考えると
06:54
we really don't have very much uranium.
142
399000
3000
我々はそこまでウラニウムを持っていません
06:57
And we will have to extract uranium from sea water,
143
402000
2000
ウラニウムを海水から抽出する必要があり、
06:59
which is the yellow line,
144
404000
2000
それが黄色の線なのですが
07:01
to make conventional nuclear power stations
145
406000
3000
通常の原子力発電所を作るには
07:04
actually do very much for us.
146
409000
2000
実は様々な困難があるのです
07:06
This is a bit shocking, because in fact our government
147
411000
2000
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
07:08
is relying on that for us to meet Kyoto,
148
413000
3000
京都議定書などの要件を満たすために
07:11
and do all those kind of things.
149
416000
2000
原子力発電所に頼っているのですから
07:13
To go any further you would have to have breeder technology.
150
418000
2000
先に進むには増殖炉の技術が必要になります
07:15
And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.
151
420000
4000
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
07:19
The big thing, on the right,
152
424000
2000
右にある大きなものは
07:21
is the lithium we have in the world.
153
426000
2000
世界中にあるリチウムです
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And lithium is in sea water. That's the yellow line.
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428000
3000
リチウムは海水の中に存在します 黄色の線です
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And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.
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431000
4000
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
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Everybody can get it. That's why we want to do fusion.
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435000
3000
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
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Is it cost-competitive?
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438000
3000
価格競争力はあるでしょうか？
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We make estimates of what we think it would cost
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441000
2000
我々は核融合発電所を作った時の
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to actually make a fusion power plant.
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443000
2000
費用の見積もりを行ってみました
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And we get within about the same price
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445000
3000
その結果は現在の電気と大して
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as current electricity.
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448000
2000
変わらないものでした
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So, how would we make it?
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450000
2000
それでどうやって作るのでしょうか？
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We have to hold something at 150 million degrees.
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452000
3000
何かを1.5億度に保たなければなりません
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And, in fact, we've done this.
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455000
3000
そして実を言うと、既にそれはできているのです
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We hold it with a magnetic field.
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458000
2000
何かを地場の中に置きます
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And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,
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460000
5000
そしてその中、丁度環状体、ドーナツの形の真ん中ですが、
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right in the middle is 150 million degrees.
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465000
2000
その中が1.5億度になっているのです
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It boils away in the middle at 150 million degrees.
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467000
4000
中では1.5億度で沸騰し続けるのです
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And in fact we can make fusion happen.
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471000
2000
そして実際我々は核融合を起こすことができます
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And just down the road, this is JET.
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473000
2000
そしてこれが将来に向けた JET というものです
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It's the only machine in the world that's actually done fusion.
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475000
2000
世界で唯一核融合を行った機械です
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When people say fusion is 30 years away, and always will be,
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477000
3000
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、
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I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?
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480000
3000
私は「そう、でも実はもうやってるんだよ」 そうでしょ？
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We can do fusion. In the center of this device
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483000
2000
核融合を起こす事はできます この機械の中で
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we made 16 megawatts of fusion power in 1997.
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485000
3000
1997年には16メガワットの核融合を起こしました
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And in 2013 we're going to fire it up again
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488000
3000
2013年にはもう一度同じ事を行い
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and break all those records.
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491000
2000
全ての記録を塗り替えるつもりです
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But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.
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493000
3000
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
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We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.
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496000
3000
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
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Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.
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499000
5000
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
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This is the device we're building now.
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504000
2000
これが我々が開発している機械です
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It gets very expensive to do this research.
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506000
2000
この研究を行うにはとても費用がかかります
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It turns out you can't do fusion on a table top
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508000
2000
低温核融合というナンセンスもありましたが
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despite all that cold fusion nonsense. Right?
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510000
3000
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
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You can't. You have to do it in a very big device.
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513000
3000
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
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More than half the world's population is involved in building this device
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516000
3000
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
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in southern France, which is a nice place to put an experiment.
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519000
3000
関わっています 実験をするには良い場所です
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Seven nations are involved in building this.
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522000
4000
７つの国家がこの製造に関わっています
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It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.
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526000
4000
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
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But that's not electricity yet.
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530000
3000
しかしそれはまだ電力ではないのです
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We have to get to this.
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533000
2000
ここまで到達しなければなりません
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We have to get to a power plant.
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535000
2000
発電所までたどり着かなければならないのです
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We have to start putting electricity on the grid
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537000
2000
このとても複雑な技術から電気を得られる様に
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in this very complex technology.
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539000
2000
しなければならないのです
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And I'd really like it to happen a lot faster than it is.
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541000
3000
それよりももっと早く実現したいのですが
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But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
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544000
5000
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
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I wish this were different. We really need it now.
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549000
2000
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
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We're going to have a problem with power
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551000
2000
この国ではあと５年もすれば
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in the next five years in this country.
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553000
2000
エネルギーの問題に直面します
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So 2030 looks like an infinity away.
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555000
4000
2030年というのは永遠にも思えますが
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But we can't abandon it now; we have to push forward,
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559000
2000
中止する訳にはいきません；さらに進めて核融合を
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get fusion to happen.
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561000
2000
実現しなければなりません
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I wish we had more money, I wish we had more resources.
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563000
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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
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But this is what we're aiming at,
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565000
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これが我々の目指しているところで、
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sometime in the 2030s --
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2030年代のいつかに
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real electric power from fusion. Thank you very much.
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569000
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核融合で発電した本当の電気 どうもありがとう
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(Applause)
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571000
3000
（拍手）
ABOUT THE SPEAKER
Steven Cowley - PhysicistSteven 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.
Steven Cowley | Speaker | TED.com