核融合炉は本当に可能か?

M. モイヤー(SCIENTIFIC AMERICAN編集部)
201006

日経サイエンス 2010年6月号

10ページ
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 星を輝かせている核融合を地上で緩やかに起こしてクリーンで安全かつ実質的に無尽蔵なエネルギー源にする──この長年にわたる夢の研究が近く歴史的な節目を迎えるが,実用化は不可能ではないかという疑問の声もあがっている。
 点火のときが近づいている。13年と40億ドルをかけて作られた世界最大・最強のレーザー装置,米国立点火施設(NIF)の192本のレーザービームがコショウ粒ほどの燃料ペレットにエネルギーを集中する日が,1〜2年内にやってくる。これらレーザーのエネルギーはすさまじい力でペレットを押しつぶし,内部の水素同位体に核融合を起こしてエネルギーを放出させる。
 これまでの実験では,水素同位体を融合させるためにレーザーに注ぎ込むエネルギーのほうが,核融合反応によって生じるエネルギーをはるかに上回っていた。今度は得失が逆転する予定だ。レーザーで投入した以上のエネルギーが放出されるはずで,理論上は,この余剰エネルギーを回収して発電所を動かせる。核融合の燃料は通常の海水中に含まれているし,廃棄物は大気中への排出物も放射性廃棄物もゼロになるはずだ。核融合によって,エネルギーに対する人類の飽くなき欲求は満たされるはずだ。永遠に。
 やはり世界最大級の核融合実験施設が,フランス南部カダラッシュ村の近くに140億ドルを投じて建設されている。国際熱核融合実験炉ITER(イーター)という設備で,レーザーで圧縮するのではなく,超電導磁石で作り出した磁場によって水素同位体を保持し,1億5000万℃の高温に加熱する。
 こちらの実験も,投入分を上回るエネルギーを得る計画。さらに,断続的にエネルギーを生むレーザー方式とは違って,磁気閉じ込め方式ならプラズマを数十秒,うまくすれば数百秒にわたって維持できるとみられ,エネルギーを連続的に得られることになる。
 これが達成されると,核融合研究の大きな節目となるだろう。しかし,この点火はほんの序の口にすぎない。
 研究者の間では,核融合発電所の建設と運転は,核融合の火の玉を作り出すという物理的課題よりもずっと困難だろうという認識が広がりつつある。実用的な核融合炉を作るには,何百万度もの高温に何年間も連続して耐えられる材料が必要になる。しかも,高エネルギーの核子が常に衝突するので,通常の材料は脆くなるし放射能を帯びてしまう。さらに,一部の核融合燃料を複雑な増殖プロセスによって生産する必要もある。
 テキサス大学オースティン校にある核融合研究所の所長ヘイゼルタイン(Richard D. Hazeltine)は「これまでの考え方は,『確かに難しい問題はあるが,いずれ解決はつくだろうから,まずは核融合反応そのものに集中しよう』というものだった」という。「それは間違いだったかもしれない」。