核融合とは

核融合とは、軽い原子核同士が結合してより重い原子核を形成する反応です。この過程で莫大なエネルギーが放出されます。太陽や恒星のエネルギー源はまさにこの核融合反応です。

核融合反応の原理

最も実現しやすい核融合反応は、重水素（D）とトリチウム（T）の反応です。

$$\text{D} + \text{T} \rightarrow \text{He} + n + 17.6 \text{ MeV}$$

この反応では、ヘリウム原子核（アルファ粒子）と中性子が生成され、17.6 MeV のエネルギーが放出されます。

なぜ核融合なのか

核融合エネルギーには以下のような利点があります。

1. 燃料が豊富：重水素は海水から、リチウムは地殻から得られる
2. 高いエネルギー密度：化石燃料の数百万倍
3. 温室効果ガスを排出しない
4. 核分裂と異なり、暴走反応の危険がない

ローソン条件

核融合反応を持続させるには、プラズマが一定の条件を満たす必要があります。これをローソン条件と呼びます。

$$n \cdot \tau_E \cdot T > 3 \times 10^{21} \text{ keV} \cdot \text{s} / \text{m}^3$$

ここで $n$ はプラズマ密度、$\tau_E$ はエネルギー閉じ込め時間、$T$ はイオン温度です。