この機械が私たちを救うか、あるいは破壊するか
2006年6月11日
私は皆様に、今まさに目の前で進行している物語を語りたいと思います。何かが生まれようとしている。ニューメキシコ州のサンディア研究所にあるZマシンの胎内から、その子が産声を上げたのです。2005年5月、この子は一気に闇の胎内から飛び出してきたのです。
半世紀にわたり、人類は核融合という幻を追い続けてきました。核分裂の魔物は、1940年代初頭に、アメリカのアラモゴルドで初めての原子爆弾が爆発したとき、比較的簡単に抑え込まれたのでした。
アラモゴルドでの最初の原子爆弾の爆発
人類の第二の子、プロメテウスの子と呼ばれるこの子は、最初の子の産声から生まれました。物質の内部に隠された驚異的なエネルギーを解放できると知った瞬間、人類は、分裂ではなく融合の反応を実現しようと考え始めたのです。
当初、「原子論者」あるいは後に「核物理学者」と呼ばれる人々は、単なる化学者にすぎませんでした（原子の発見者であるニュージーランド人エリオット・ラザフォードもその一人です）。化学者にとって、核分裂とは、非常に強いエネルギーを放出する自己触媒反応を伴う、単なる解離反応にすぎません。
ウラン235は、自然に存在するウラン238鉱石中にわずか0.7％しか存在しないが、その質量がほぼ同じになるように分裂するのを待っているだけです。その過程でわずかな中性子が放出されます。これらの中性子が隣接する原子核に衝突することで、連鎖反応の炎が点火されます。ただし、その中性子が別のウラン235核と衝突できるように、原子の集まりが十分な量でなければなりません。臨界質量ではなく、臨界体積というべきでしょう。詳しくは
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
ウラン235の不安定性を活用した後、人類は、自然には存在しないが、ウラン238に「高速中性子」を吸収させることで作ることができる、別の同位体、プルトニウム239の不安定性も利用しました。プルトニウムもまた、分裂可能であり、臨界質量を持ち、爆弾の製造に適しています。この第二の爆弾が、日本の長崎で実験されたのです。
化学者の目で見れば、核融合は、私たちが知っている普通の化学反応に非常に似ていました。左側に「反応生成物」、右側に反応の結果。要するに
AとBが結合して、Cとエネルギーを生成する
最も低い温度で起こる核融合反応は、水素の二つの同位体、重水素（デュテリウム）と三重水素（トリチウム）の反応です（重水素と呼ばれるもの）。ただし、トリチウムは不安定で「放射性」であり（半減期12年）、欠点があります。この反応を引き起こすには、1億度の温度が必要です。アメリカは、核分裂爆弾の爆発によって生じるX線を使って、単に「A型爆弾」の隣に重水素・トリチウムの混合物を置くことで、この反応を引き起こそうとしました。この実験は「グリーンハウス（温室）」と名付けられました。しかし、水素は凝縮された液体状態でなければならず、極低温にしなければならないという欠点がありました。そのため、広大な冷却設備を備えたこの最初の「水素爆弾」は、実戦運用可能ではなかったのです。
もう一つの反応は、固体状態の爆薬として利用できるものがありました。リチウム水素化物（LiH）です。しかし、必要な温度は5倍、1億度ではなく5億度でした。ロシアの若き科学者アンドレイ・サハロフは、核分裂爆弾を、卵形の楕円体の中心に置き、その中空の殻をX線の反射板として利用するという発想を思いつきました。世界中の光学技術者たちは、この原理を何世紀も前から知っていたのです。この楕円反射面の第一焦点に放射源を置くと、その放射線は第二焦点に集中します。そこで、リチウム水素化物の「砂糖の塊」のような形をした爆薬の先端を第二焦点に置けばよいのです。
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サハロフ・テラー・ウラムの構造図
アメリカでは、二人の若いユダヤ系科学者、ウクライナ系のスタニスワフ・ウラムとハンガリー系のエドワード・テラーが、同時に同じアイデアを思いつきました。英語圏ではこれを「technically sweet（技術的に完璧）」と呼んだのです。
1958年のエドワード・テラー。彼は「ドクター・フォラム」のモデルとなった人物。
彼は水素爆弾を「my baby（私の赤ちゃん）」と親しみを込めて呼んでいました。
（記録として、こうした兵器の誕生を扱った科学者の間にある、やや疑わしいユーモアの一例を挙げておきます。アントワーヌ・シュヴェラーは、1990年に出版した自著のタイトルを『私の爆弾のそばで』と名付けました（120ページ））
アントワーヌ・シュヴェラー：『私の爆弾のそばで』
アメリカは、まず1億度で動作する水素爆弾、重水素・トリチウム混合物を実験しました。しかし、予想に反して、ソ連はこの段階を飛ばし、アンドレイ・サハロフの計算に基づいて、最初に「乾式爆弾」を実現しました。その核爆薬は固体状、リチウム水素化物の形で存在し、即座に運用可能でした。この「東側諸国」の急進的な進歩は、まったく狂った軍拡競争の始まりを告げたのです。
ここで読者は、次の「奇跡の混合物」を頭に留めておいてください。
リチウム6 + 水素1 → ヘリウム4 + エネルギー（中性子は発生しない）
この水素爆弾は「非汚染型」と言えるでしょう。しかし、もし将来、地上にその影響が及ぶとすれば、人々はその恩恵を味わう時間はほとんどありません。水素爆弾が「汚染性が高い」のは、主に、その点火装置として使われる核分裂爆薬と、「貧化ウラン」（ウラン238）で作られた反射板の「活性化」によるものです。この貧化ウランは、融合反応によって放出された中性子を吸収し、プルトニウム239に変化します。そのプルトニウムがさらに分裂するのです。その結果、人類の想像力が生み出した最も恐ろしい兵器、F-F-F（分裂・融合・分裂）型爆弾が誕生します。これは、放射性降下物を最も多く放出する兵器です。
軍事研究者が爆弾開発に邁進する一方、民間の研究者たちは、ロシア人のアーチィモヴィッチが考案したトカマク（環状の容器）に、重水素・トリチウムの混合気体を加熱して点火することを試みました（ロシア人は、本当に想像力豊かですね、やはり）。
現在、多くの読者は、こうした装置の構造を知っているでしょう。気体混合物を極めて高温に加熱し、磁場によって「閉じ込め」、トーラス（ドーナツ型）あるいはより正確には「D」の形をしたコイルの中心に保持するというものです。このアイデアが、今、工学の聖堂と呼ばれる「ITER」プロジェクトの核となるのです。
ITER装置
上図では、回転対称の閉じた容器と、その周囲に配置されたすべての周辺装置が断面で描かれています。この装置は、フランスのカドのサイトで、今後、後継を務める予定です。