核融合炉の心臓部(ブランケット)において900度で機能する液体金属の合成に成功、腐食に耐える構造材も発見

核融合炉の心臓部(ブランケット)において900度で機能する液体金属の合成に成功、腐食に耐える構造材も発見

高純度リチウム鉛合金合成装置(量子科学技術研究開発機構との共同研究)

東京工業大学は2月24日、核融合炉の心臓部であるブランケットの冷却に使用する革新的な液体金属、リチウム鉛合金の大量合成に成功し、さらにその摂氏900度に達する液体金属に耐えられる構造材の候補物質としてクロムアルミニウム酸化物分散強化合金の発見にも成功したことを発表した。

ブランケットとは、核融合炉の中で超高温なプラズマを、文字どおり「毛布」のように包み込む装置のこと。核融合反応で発生する中性子の遮蔽、燃料となる三重水素の増殖、冷却を目的としている。冷却に使われる冷却液は、発電タービンを回して電気を起こす。日本で開発されている原型炉では、摂氏約300度の高圧水で熱を取り出す方式が採られている。これを900度近い高温で使える素材に置き換えることができれば、より高効率化が期待でき、さらにその高温を利用して水から水素を作り出すことも可能となる。そのため、世界各国では液体金属の研究が進められているが、ほとんどは摂氏600度以下の温度域に留まっている。そこで、東京工業大学(近藤正聡准教授、畑山奨大学院生・研究当時)、横浜国立大学(大野直子准教授)、量子科学技術研究開発機構(野澤貴史氏)からなる研究グループは、摂氏900度で機能する液体金属と、その腐食性に耐えられる構造材の研究に取り組んだ。

液体金属は、純度によって性質や腐食性が大きく変化するため、高純度でなければならない。研究グループは、リチウムと鉛を混ぜ合わせた液体リチウム鉛合金の合成を試みたのだが、水の半分の密度のリチウムと、水の約10倍の密度の鉛を均一に混ぜるのは大変に困難だった。そこで開発したのが、蒸したジャガイモをつぶす器具から着想を得たというマッシュポテト式攪拌法を応用したものだった。原料を摂氏350度という低温で一気に攪拌し、減圧環境で混合することで、水分などの不純物を昇温脱離させて高純度のリチウム鉛合金を合成する。今回の試験では、鉛が84%、リチウムが16%のリチウム鉛合金10kgの合成に成功した。鉄、クロム、ニッケル、マンガンといった金属不純物を、これまでの研究に比べて大幅に抑制できたうえ、中性子を吸収して放射性物質を生産してしまうビスマスの濃度や、構造材料の腐食を促進してしまう溶在窒素の濃度も従来の1/10に抑えることができた。

摂氏900度の液体リチウム鉛合金を冷却剤として使う「液体増殖ブランケット」の構造体には、高温下でも腐食しない材質が求められる。研究グループは、一般的に使われる耐食性構造材316Lオーステナイト鋼、耐高温材料シリコンカーバイド、鉄クロムアルミニウム(FeCrAl)酸化物分散強化合金、FeCrAI合金APMTを、摂氏600度、750度、900度で耐食性の調査を行ったところ、750度まではどれもほぼ変化がなかったものの、900度になると、腐食しないのはFeCrAl酸化物分散強化合金のみとなった。さらに調べると、FeCrAI酸化物分散強化合金は、酸化皮膜を形成しながら液体金属から身を守っていることが明らかになった。さらに、この酸化皮膜は人間の皮膚のように破壊されても再生が可能であるため、優れた耐食性を保つことができるという。

今回の成果により、「日本国内のみならず、液体増殖ブランケットの開発を進めている欧州や中国、インドを中心として世界中の液体金属研究が一層活発になり、実現へ向けた課題の解決が加速されると期待できる」という。また研究グループは、これは「水素製造機能を備える核融合炉のような革新的エネルギーシステムの成立を促進するものであり、ゼロカーボンエネルギーに基づくカーボンニュートラル社会の実現に大きく寄与する」としている。

横浜国立大学とゼロゼロワン、家庭用ルーターなどIoT機器のマルウェア検査サービス「am I infected?」を無料提供開始

横浜国立大学とゼロゼロワン、家庭用ルーターなどIoT機器のマルウェア検査サービス「am I infected?」を無料提供開始

横浜国立大学ゼロゼロワンは2月24日、家庭用ルーターやスマート家電を始めとしたIoT機器のマルウェア検査サービス「am I infected?」(アム・アイ・インフェクテッド)の提供を開始したと発表した。費用は無料で、オプションなどによる追加料金は発生しない。

両者は、同サービスの提供により、脆弱なIoT機器の根本原因の解決や効果的な注意喚起手法などに向けて、さらなる研究開発に活かすとしている。今後もサイバーセキュリティの研究を通じて、安全・安心な社会の実現に貢献する。

「am I infected?」は、家庭用ルーターやスマート家電などIoT機器がマルウェアに感染していないか、脆弱な状態で利用していないかを利用者自身で検査・対策できる無料サービス。

専用サイトにおいて、検査結果を送信するメールアドレスの入力と、検査を実施する環境に関するアンケートに回答することで、同ウェブサイトにアクセスした際に利用しているIPアドレスに対して検査を実施する。

検査結果は、入力したメールアドレス宛てに検査結果ページへのリンクが送付される。万が一、マルウェアへの感染が疑われる場合は同ページの推奨対策を参考に利用者自身で対策を行う。

横浜国立大学とゼロゼロワン、家庭用ルーターなどIoT機器のマルウェア検査サービス「am I infected?」を無料提供開始

安全な状態の表示例

マルウェア感染が疑われる際の表示例

マルウェア感染が疑われる際の表示例

同サービスは、横浜国立大学 情報・物理セキュリティ研究拠点が運用しているハニーポットのほか、ゼロゼロワンが開発・提供するIoT検索エンジン「Karma」(カルマ)のデータ、情報通信研究機構(NICT。エヌアイシーティー)が開発・運用するサイバー攻撃観測・分析システム「NICTER」(ニクター)のデータを利用している。

横浜国立大学 情報・物理セキュリティ研究拠点とゼロゼロワンは、2021年6月より横浜国立大学内外のセキュリティスキャンに関する共同研究を行っており、今回のサービスは学外のIPアドレスに対するセキュリティスキャンの成果を活用しているという。

また横浜国立大学は、NICTが2021年4月に創設した産学官連携拠点「CYNEX」(サイネックス。Cybersecurity Nexus)に参画しており、CYNEXのサブプロジェクト「Co-Nexus S」(Security Operation & Sharing)よりNICTERの観測データの提供を受けている。

横浜国立大学 情報・物理セキュリティ研究拠点では、サイバー攻撃の実観測、分析に基づき、対策を導出する研究を行っている。IoT機器のウェブインターフェースを模倣したハニーポットと、Telnetと呼ばれる脆弱なサービスを動作させたハニーポットを運用しており、IoT機器の脆弱性を利用した攻撃や、IoT機器に感染するマルウェアを収集しているそうだ。

同ハニーポットによりサイバー攻撃をひきつけ、詳細に観測する受動的観測や攻撃の対象となる脆弱なシステムを探索する能動的観測により、これらの状況を把握し、独自の分析により、そのメカニズムを明らかにすることで、効果的な対策を導出するという。また、これまでIoTにおけるサイバー攻撃やマルウェア感染の蔓延、超大規模サービス妨害攻撃の観測、分析を行い、その観測・分析結果を多数の公的機関・民間企業・研究コミュニティに提供している。

ゼロゼロワンは、IoT機器開発事業者向けに設計段階におけるセキュリティ面での不安解消や想定外の脅威を作らないための支援を行うとともに、IoT機器を安全・安心に利用してもらうための啓蒙活動を行う会社。

公開情報を情報源とするOSINT(オシント。Open Source INTelligence)を含む様々な情報を可視化する検索エンジンであるKarmaと、より安全な製品開発のためのコンサルティングサービスを事業の柱としている。

横浜国立大学、超柔軟なゲルや生体組織などに液体金属で配線する新技術を世界で初めて確立

液体金属を用いたゲル基板上の立体配線。(a)ゲル上およびゲル内部への液体金属配線と LED の点灯の様子。(b)液体金属を用いたゲルファイバー表面のらせん配線

液体金属を用いたゲル基板上の立体配線。(a)ゲル上およびゲル内部への液体金属配線と LED の点灯の様子。(b)液体金属を用いたゲルファイバー表面のらせん配線

横浜国立大学は1月31日、ゲルや生体組織といった超ソフトで非平面の基板上に、液体金属で配線を転写する技術を、世界で初めて確立したと発表した。今までよりもさらに柔軟なウェアラブルデバイスの開発や、インプラントデバイスへの応用が期待される。

横浜国立大学の太田裕貴准教授、渕脇大海准教授らによる研究グループは、液体金属で配線を行ったPVA(親水性がよい合成樹脂の一種であるポリビニルアルコール)フィルムを超柔軟基板の上に置き、フィルムを水で溶解させることで超柔軟基板上へ配線を転写することに成功した。配線可能な線の最小幅は165µm(マイクロメートル)と非常に細いため、らせん構造や三次元に交差する立体構造の配線も可能だった。

また、ラットの迷走神経を刺激する柔軟電極を設置したところ、生体組織に与える物理ストレスが抑えられた。さらに、PVAフィルム上に構築した温度測定システムを、機能を維持したままゲルに転写し、腕に貼り付ける実験も行ったが、その状態での温度測定も可能だった。

液体金属配線技術を用いたアプリケーション。(a)ラットの迷走神経に配線した液体金属の写真。(b)腕に取り付けたゲル基板上の温度測定デバイス。(c)作製したデバイスの上面図とデバイスの断面構造を示す回路図

液体金属配線技術を用いたアプリケーション。(a)ラットの迷走神経に配線した液体金属の写真。(b)腕に取り付けたゲル基板上の温度測定デバイス。(c)作製したデバイスの上面図とデバイスの断面構造を示す回路図

液体金属は、次世代スマートデバイスの配線素材として注目されている。生体適合性が高く柔軟であるため、ゲルと組み合わせれば、非常に柔軟なウェアラブルデバイスが作れるようになるのだ。剛性を表す比例係数ヤング率はゲルよりも低く、伸縮性と生体適合性は高く、変形による抵抗値変化が小さいという優れた特徴を持つが、加工しづらいという欠点もある。従来の方法では、非平面基板に複雑な回路を作ることは難しかった。この研究で、そうした課題が克服され、柔軟な素材のみを使用し、人体への密着性を高め、不快感を少なくしたウェアラブルデバイスの開発が可能となるとのことだ。

今後は、生体組織に液体金属で配線を施し、「健康状態を測定できるようなインプラントデバイスの開発」も期待されるという。

横浜国立大学が測距と振動検出が同時に可能な新方式LiDARを開発

横浜国立大学が測距と振動検出が同時に可能な新方式LiDARを開発横浜国立大学は10月25日、従来の光測定方式では難しかった、長距離の測距と振動分布の検出を同時に行える新しい「相関領域LiDAR(ライダー)」を開発したことを発表した。将来的には、空気中の粒子の運動や空気の流れを可視化し、感染症対策に貢献できるとしている。

横浜国立大学理工学部4年生の清住空樹氏と水野洋輔准教授は、東京工業大学の中村健太郎教授、芝浦工業大学の李ひよん助教授らとの共同研究で、光相関制御型の新方式LiDARを開発した。LiDARとは、レーザー光などの光を使って物の検知や測距を行う装置のこと。光相関制御型とは、光の干渉を利用したシステムであることを示している。

自動車部品や構造物の異常検知では、一般に、光測定を利用した振動検出技術が使われている。なかでも、ドップラー効果を利用したレーザードップラー振動計が主流とのこと。しかし、この装置は振動検出が主目的であるため測定範囲が短く、測距や高速で測定点の切り替えが難しい。そこで、長距離の測距も可能な振動検出技術を備えたセンサーの登場が待ち望まれていた。

通常のLiDARは、照射した光が対象物で跳ね返る反射光を分析して距離などを割り出すが、同研究チームは、反射光に参照光を当て、そこで生じる干渉を利用する方式をとった。レーザー光に周波数変調を加えると、光の干渉が強くなる「相関ピーク」が形成される。ここを測定点とすることで、様々な情報が得られる。相関ピークと重なった場所が振動していれば、その周波数や振動波形がわかるという。

相関ピーク、つまり測定点は、レーザー光の変調で制御できるため、複数の測定対象が広範囲に分布していても、変調でレーザー光に沿って測定点を移動(掃引)させれば測定が可能となる。実験により、48cmの範囲内の測距も、ほぼ正確に行えることがわかった。また、30kHzで振動する振動発生装置を測定したところ、30kHzの周波数が検出できた。

この相関領域LiDARを使うことで、将来的には空気の流れが可視化して、部屋の換気の状態やマスクの周りの乱流などが測定できようになると、研究チームは話している。さらに、人の脈拍、呼吸、心臓の微細振動、鼓動などの生体信号を非接触で測定できるようになるとのことだ。

長距離量子暗号通信の事業化を目指すLQUOMが資金調達、量子中継機の事業化に向けたプロトタイプ開発

長距離量子暗号通信の事業化を目指すLQUOMが資金調達、量子中継機の事業化に向けたプロトタイプ開発

長距離量子暗号通信の事業化を目指すLQUOM(ルクオム)は4月19日、シードラウンドにおいて、第三者割当増資による資金調達を実施したと発表した。調達額は非公開としているものの、8000万円規模とみられる。引受先は、インキュベイトファンド。

2020年1月設立のLQUOMは、長距離量子暗号通信の実現に必須となる量子中継機の開発および事業化を進めるスタートアップ企業。新関和哉氏(横浜国立大学 大学院工学府)が代表取締役で、堀切智之氏(横浜国立大学大学院工学研究院准教授)がテクニカルアドバイザーに就任している。

同社はこれまで、量子中継器の実現に必要な「量子光源」「量子メモリー」「インターフェース技術」の3つの要素技術の研究、またこれらの統合技術の開発を進めてきたという。今回調達した資金は、量子中継機の事業化に向けたプロトタイプの開発および人材採用に投資する。

実用化に向けて製品組み込みを目指す量子光源

実用化に向けて製品組み込みを目指す量子光源

量子インターネットを見据えた波長変換器

量子インターネットを見据えた波長変換器

現在の暗号通信は素因数分解問題を利用しており、最先端のコンピューターを活用しても、解読に膨大な計算時間を必要とし、その膨大な解読時間が暗号通信としての安全性を保証している。

一方、昨今開発が進む量子コンピューターの計算速度は、将来的に最新コンピューターと比較して桁違いに速くなるとされ、従来の暗号通信の安全性が危険に晒されることが想定されている。IoT、自動運転、遠隔医療、金融、軍事などは高度なセキュリティーが必要不可欠であり、新たな暗号通信が求められているという。

このような背景から、量子力学に基づく量子暗号通信が複数の研究機関で研究されているそうだ。

ただ、量子暗号通信を用いると、原理的にかつ絶対に盗聴が不可能であるものの、現時点では通信距離が数十km程度にとどまっているという状況にある。本格的な社会実装に必要な数百km以上の長距離通信が実現されるまでには至っていないという。

LQUOMは、この長距離通信を実現するために必要となる量子中継器の研究・開発について、国内外の研究機関と協力して行っており、近い将来の実用化を目指すとしている。

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カテゴリー:セキュリティ
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