2017年12月14日(木)

夢の核融合発電 実験設備でうねる「大蛇」の正体

コラム(テクノロジー)
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2014/8/16 7:00
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 「太陽のエネルギー源を地上で再現」「夢のエネルギー」と長年言われ続けながら、忘れ去られた感もある核融合発電。核融合科学研究所(岐阜県土岐市)は2013年12月、核融合に必要な高温プラズマを48分間維持することに成功するなど、核融合発電実現まで「7、8合目まで来た」という。巨大実験装置にカメラが入った。

■銀色にうねる真空トンネル

うねる大蛇。核融合発電を目指す巨大実験装置にカメラが入った(核融合科学研究所)

うねる大蛇。核融合発電を目指す巨大実験装置にカメラが入った(核融合科学研究所)

 実験棟に入ると、銀色に輝く複雑そうな巨大装置が所狭しと並んでいた。「大型ヘリカル装置」という実験設備だ。プラズマを発生させる真空容器はドーナツ状で、直径8メートル(装置外径は13.5メートル)。そこから放射状に飛び出す突起のように、加熱装置、冷却装置など各種装置が取り付けられている。現在、11月の実験再開に向けてメンテナンス中だ。その内部は、くねる金属製パイプがいぶし銀のように光るトンネルだった。さながらSFに登場する近未来都市のような印象だ。

 実験時には超電導磁石を使うためマイナス270度まで冷やされ、内部は真空にされる。この真空トンネル内に宙に浮かすようにプラズマを発生させる。不純物のない状態を保つためメンテナンス作業も半導体工場のようなクリーンルーム用作業服を着用する。

 この装置を使って核融合に必要な超高温プラズマの磁場閉じ込めの研究を続けているのが、大学共同利用機関法人「核融合科学研究所」。1998年に実験を開始した。真空トンネルは、うねる2匹の大蛇がドーナツをらせん状に取り巻くような形をしている。ドーナツに多数のリングを取り付けるように、プラズマを閉じ込める磁石を取り付けるトカマク方式が世界の主流だが、日本独自のヘリカル(らせん)方式で挑んでいるため独特の形状をしている。

■太陽より熱い1億2000万度を目指して

 核融合とは、水素など軽い原子核を融合して重い原子核を作り出す原子核反応。その際、質量がわずかに減少し大量のエネルギーを放出する。太陽のエネルギー源でもあり、これを地上で再現できれば無限のエネルギーが取り出せるとして各国で研究が進められてきたが、長年の研究にもかかわらず実現には至っておらず、最近の新エネルギーの議論でも取り上げられることが少なくなっていた。

大型ヘリカル装置の外観

大型ヘリカル装置の外観

 核融合を地上で再現、持続させるには、超高温・高密度などの3条件を同時達成する必要がある。核融合点火に必要な温度は1億2000万度。太陽の中心1500万度よりもはるかに高温だ。核融合科学研究所では昨年、9400万度を達成、またプラズマを持続させた時間も2300万度のプラズマだが48分間維持することに成功、目標に一歩近づいた。

 核融合研究所は現在、水素を使って研究しているが、2016年から重水素を使った実験を始める計画。重水素を使うと水素よりも1.4倍の高温を出せることが海外の研究でわかっており、2、3年で目標の1億2000万度の達成を目指す。

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