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人類のエネルギー問題を解決するともいわれる「核融合発電」を実現させるため、２０２０年の完成に向け世界最先端の大型実験装置「ＪＴ−６０ＳＡ」（茨城県那珂市）の建設が大詰めを迎えている。日本は核融合の技術で世界をリードしており、フランスを舞台に国際協力で進む「ＩＴＥＲ（イーター）」計画とも協調することで、今世紀半ばの技術確立に向けた貢献が期待される。
１グラムの気体が石油８トン分に
核融合とは、水素のような軽い原子核どうしが融合し、ヘリウムのようなより重い原子核に変身する現象だ。このとき、アインシュタインの質量とエネルギーに関する公式により、膨大なエネルギーが生じる。
人類のエネルギー問題を解決するともいわれる「核融合発電」を実現させるため、２０２０年の完成に向け世界最先端の大型実験装置「ＪＴ−６０ＳＡ」（茨城県那珂市）の建設が大詰めを迎えている。日本は核融合の技術で世界をリードしており、フランスを舞台に国際協力で進む「ＩＴＥＲ（イーター）」計画とも協調することで、今世紀半ばの技術確立に向けた貢献が期待される。
１グラムの気体が石油８トン分に
核融合とは、水素のような軽い原子核どうしが融合し、ヘリウムのようなより重い原子核に変身する現象だ。このとき、アインシュタインの質量とエネルギーに関する公式により、膨大なエネルギーが生じる。
実験では重水素だけを用いる。炉外の加速器で秒速１万キロに加速した重水素の粒子を、同じく重水素が充填（じゅうてん）された炉内に注入して１億〜２億度まで加熱。この超高温で、重水素の周囲にある電子をはぎ取って原子核をむき出しにし、さらに本来はプラスの電荷どうしで反発し合う２つの原子核を強引に融合させる。これが核融合だ。
一方、重水素は電子をはぎ取られると不安定なプラズマになるため、強力な磁場で閉じ込めて安定したプラズマ状態を保つ必要がある。しかし、経済性を重視して核融合炉を小型化すると、プラズマを閉じ込める難易度は上がってしまう。
この壁の克服がＪＴ−６０ＳＡの大きな目的で、計画では２００秒間の連続運転を目指す。イーターの実験炉が稼働するまでは、核融合の実現に向けた世界最先端の研究施設となる。
予算２兆円のメガプロジェクト
これに対してイーター計画は、日米欧露のほか中国やインド、韓国が加わるメガプロジェクトだ。フランス南部に建設中の実験炉は直径、高さともに約３０メートルで２５年に完成、３５年の本格稼働を目指す。計画の総額は約２兆円で、うち日本は約１８００億円を負担している。
実験炉では発電はしないが、５万キロワットの電力で重水素と三重水素を核融合させることで、約１７万キロワットの発電量に相当する熱出力を目指す。イーターとＪＴ−６０ＳＡの成果を組み合わせ、経済性をはじめとした実用化のめどが立てば、実際に発電まで行う「原型炉」の建設へと続く。これは今世紀半ばとなる見通しだ。
日本が世界をリード
核融合の技術では、意外なことに米国は出遅れており、日本と欧州が世界をリードしている。イーターの実験炉をめぐっても、日本とフランスが立地を争ったほどだ。
戦後日本で核融合の研究を主導したのは、わが国初のノーベル賞受賞者である湯川秀樹博士だった。湯川博士は１９５７年、政府の原子力委員会が設置した核融合反応懇談会の初代会長に就任するなど、研究の進展に尽力。その後、日本は着実に技術を蓄積してきた。
ＪＴ−６０ＳＡの建設には国内産業界が培ってきたさまざまな技術もつぎ込まれている。同機構・那珂核融合研究所の栗原研一所長は「ＪＴ−６０ＳＡを通じ、核融合に関するノウハウやテクノロジーを蓄積しながら、実用化を目指して世界の最先端を進み続けたい」と意気込む。（科学部 小野晋史）
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