政府と産業界の動向は、核融合エネルギーが2030年代に国家の電力網へ寄与し始める可能性を示しており、実験段階から実用化段階への移行を示しています。
Google DeepMindとCommonwealth Fusion Systemsの提携は、先進的な人工知能が、核融合における最も困難な物理学上の課題のいくつかの克服にどのように役立ち得るかを示しています。
世界の動向は、核融合が巨大な経済的潜在力を持つ戦略的技術分野になりつつあり、将来のクリーンエネルギーの価値が数兆ドルに上ることを示しています。
安全で豊富な、ゼロカーボンの電力源となり得る核融合エネルギーの世界的な追求は、決定的な段階に入っており、国際原子力機関（IAEA）によれば。
米国エネルギー省が10月に公表した新たな核融合ロードマップは、この技術が2030年代初頭までに同国のエネルギー構成に組み込まれ得る道筋を示しています。
「核融合は現実のものであり、間近に迫っており、協調的な行動の準備が整っています」と、述べたのは、同省核融合エネルギー科学局の副局長、ジャン・ポール・アレイン氏です。
人工知能（AI）は、この目標を現実のものとする一助となり得ます。
米国エネルギー省が核融合エネルギーの開発と商用化を加速させるための国家戦略を発表したのと同じ日に、AI研究企業のGoogle DeepMindと核融合エネルギー系スタートアップのCommonwealth Fusion Systems（CFS）は、核融合エネルギーを電力網へ届けるまでの期間を短縮するための研究提携を発表しました。
「当社のAIの専門性とCFSの最先端のハードウェアを組み合わせることで、核融合エネルギーにおける基礎的な発見を世界の研究コミュニティ、そして最終的には世界全体の利益のために前進させる理想的な提携となります」と、Google DeepMindの核融合チームはブログ記事で述べています。
米国のクリス・ライト・エネルギー長官は、材料科学、恒星の核融合過程のデジタルモデリング、分子動力学におけるブレークスルーを可能にし得る点を挙げ、AIが果たす新たな役割を強調しています。「人工知能の触媒効果は、いくら強調してもし過ぎることはありません」と、同長官は述べました。
核融合発電の実現をめぐる世界的競争
核融合は、太陽や恒星にエネルギーを供給する過程であり、炭素排出や長期にわたる放射性廃棄物を伴わずに、ほぼ無尽蔵のエネルギーをもたらすことが期待されており、1950年代以降、科学者たちの関心を集めてきました。正味エネルギー利得の達成は長らく科学的な課題でしたが、複数の分野で進歩が加速しており、この技術は世界経済フォーラムの「エネルギー技術フロンティアに関するグローバル未来評議会」の関心事項となっています。エネルギー技術フロンティアに関するグローバル未来評議会。
1980年代以降、33か国と数千人の技術者および科学者が、「トカマク」（磁場閉じ込め型核融合装置）の建設と運用に協力してきました。これは「ITER」計画の一環であり、ITER計画世界最大の核融合実験装置です。
並行して、政府、電力事業者、民間産業が核融合のエコシステムを拡大させています。世界中で少なくとも45社が商用核融合の開発に取り組んでおり、IAEAの報告によれば、160を超える核融合施設が現在、稼働中、建設中、または計画中です。Google、世界的エネルギー企業のEni、Microsoftなどのエンドユーザーとの初期の電力購入契約は、産業界の確信の高まりを示しています。
核融合が科学実験から商業的現実へと移行しつつあることを示す最も明白な兆候の一つは、IAEAの『World Fusion Outlook 2025（世界核融合展望2025）』に記された節目です。核融合エネルギーの導入に関する初の世界的なモデリングです。
マサチューセッツ工科大学が実施した本調査は、核融合による発電量が2035年の2TWhから2050年には375TWhへと増加し、2100年までにはほぼ25,000TWhに達すると予測しています。この分析は、クリーンな電力需要が急増する中で、核融合が世界の国内総生産に数兆ドルを上乗せし得る潜在力を強調しています。
このモデリングはまた、核融合の経済的価値も浮き彫りにしています。IAEAによれば、クリーンな発電需要が高まるにつれ、核融合は世界の国内総生産に数兆ドルを上乗せし得るとのことです。
各国政府は核融合をますます戦略的な技術と見なすようになっています。技術動向と特許を追跡するスイスの企業EconSightによる最近の報告書では、2016年から2023年の間に世界的に重要な核融合関連特許の67%を中国が出願しており、米国は19%、欧州は5%であることから、中国が分野を主導していることが示されています。
AIはプラズマ物理学の進展にどのように寄与し得るか
しかしながら、核融合がエネルギー構成の主要な柱となるまでには、依然として大きな障壁があります。磁場閉じ込め型核融合におけるプラズマの制御は困難です。プラズマは長時間にわたり、安定した所定の体積内に閉じ込められている必要があるからです。熱と圧力によってプラズマは膨張しますが、反応炉の壁に接触すると直ちに冷却され、核融合反応が停止してしまいます。
DeepMindとCFSの提携は、AIを用いた研究を基にしたものであり、この研究ではプラズマの制御に成功しています。スイス・プラズマセンター（EPFL：ローザンヌ連邦工科大学）の学術パートナーとともに、Googleは深層強化学習によってトカマクの磁石を制御し、複雑なプラズマ形状を安定させられることを示しました。また、高速で微分可能なプラズマシミュレーターTORAXも開発しました。
DeepMindは今後、これらのツールをCFSの計画に適用します。TORAXを強化学習や、AlphaEvolveのような進化的探索手法と組み合わせることで、AIエージェントは膨大な数の運転シナリオを探索し、正味のエネルギー生成に至る最も効率的な経路を特定できます。
DeepMindはまた、ボストン郊外にあるCFSのSPARC炉に向けて、磁場構成の制御、核融合出力の最適化、熱負荷の管理を行うAIパイロットも開発しています。
CFSは、初の電力網規模の核融合発電所を2030年代初頭に稼働させることを目指しており、すでにGoogleとEniからオフテイク契約を獲得しています。Eniとの契約額は10億ドル超です。両社はいずれも出資者でもあります。材料資源の制約がないことを前提に、CFSは2050年までに年間最大1,000基の発電所を生産できるまで規模を拡大できると述べています。
CFSは、OpenAIのCEOサム・アルトマン氏が支援する別の米国の核融合系スタートアップであるHelionと競争しています。Helionは2028年までに核融合発電所を稼働させる計画で、Microsoftを最初のオフテイクパートナーとして迎えています。
AIが商用化への道を加速させるにつれ、核融合エネルギーは野心的な科学プロジェクトから、今世紀で最も重要な市場の一つへと移行しつつあります。
