米研究チーム「２０２５年に『人工太陽』を作る」

米科学者たちと彼らが設立した企業が、未来のエネルギー源として挙げられる核融合エネルギーを生産するための核融合炉を２０２５年に完全稼働する野心的なビジョンを出した。２０２５年に完成して、２０３５年の完全稼動を目指して建設している「人工太陽」国際核融合実験炉（ＩＴＥＲ）より１０年を早めるというものだ。

米マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）の研究チームとスピンオフ企業「コモンウェルス・フュージョン・システムズ（ＣＦＳ）」は、先月２９日（現地時間）、国際学術誌「プラズマ物理学ジャーナル」に核融合炉「ＳＰＡＲＣ（スパーク）」の建設に関する研究結果を盛り込んだ７つの論文を発表した。

核融合は、軽い原子核が融合して重い原子核に変わる現象である。原子核が融合する過程で減少した質量だけ中性子が飛び出るが、この時、中性子が持っている膨大な熱エネルギーを利用するのが核融合エネルギーだ。

太陽は、独自の質量と重力で核融合反応が起こる条件であるプラズマ（原子核と電子が分離された気体）状態を自分で作ることができる。しかし、太陽よりはるかに小さく、大きな重力を得にくい地域では、１億度の超高温プラズマを人工的に作ってこそ核融合反応が可能である。超高温プラズマを「トカマク」と呼ばれるドーナツ形の核融合装置内に閉じ込めるために必要な強力な磁場を出す超伝導磁石が必要である。

核融合炉・スパークは、「高温超伝導磁石」を活用する。絶対温度（マイナス２７３度）に近い環境で駆動される超伝導磁石より、比較的高い温度（マイナス１７３度）で駆動する。ＩＴＥＲの建設が着手された２００７年にはなかった技術だ。

研究論文を発表したマーティン・グリーンワールドＭＩＴ教授は、「ＩＴＥＲの設計に適用された超伝導磁石は１２テスラ（磁場の強さを表す単位）の磁場を生成できるのに比べて、高温超伝導磁石は、より小さな体積ではるかに強力な２１テスラの磁場を達成できる」とし、「体積も、超伝導磁石に比べて６０〜７０分の１程度に小さく、核融合炉の建設コストはもちろん、運用効率の面ではゲームチェンジャーになるだろう」と説明した。

ＭＩＴの研究チームとコモンウェルスフュージョンシステムズは７つの研究論文で、スーパーコンピュータを活用したシミュレーションと計算結果を公開した。２０１８年に始まったプロジェクトを、現在の状態で製作と建設を進めれば、２０２５年に核融合反応が実際に可能だと予測した。研究チームは、スパークを通じて少なくとも２５０〜１０００ＭＷ（メガワット）の電力を生産できると見ている。韓国標準型原子力発電所である新月城（シンウォルソン）原発１、２号機の設備容量は、それぞれ１０００ＭＷだ。研究チームは、２０２５年にスパークを本格稼動し、スパークから生産した熱エネルギーを電気エネルギーに変える発電所を２０３５年までに構築する計画を立てた。


ユン・シンヨン東亜サイエンス記者 ashilla@donga.com