核融合は、無限のクリーンで炭素ゼロの電力をもたらす可能性がある。
これまでの実験では、反応を十分な時間維持することができなかった。
しかし今、巨大な磁石が、核融合発電を現実のものにする取り組みの中核を担っている。
ほぼ無限のクリーンで炭素を排出しない電力を想像してみてほしい。それは、世界最大の磁石を建設するよう科学者たちを突き動かしている夢だ。
ITER計画は、フランス南部で、核融合の限界に挑んでいる。核融合とは、原子を融合させて膨大な熱を放出する反応のことだ。太陽を動かしている仕組みと同じだが、これまで地球上では、実験炉において極めて短時間しか実現されてこなかった。
強力な磁場を用いて核融合反応によって生じるプラズマを制御することで、反応を十分な時間維持し、水を加熱して蒸気を発生させ、タービン発電機を駆動できるようになることが期待されている。
ただし、ITERがすぐに電力網への供給を行う予定があるわけではない。彼らが建設しているのは、核融合によって生み出されるエネルギーを利用するために設計された実験装置であるトカマクだ。この段階のプロジェクトが成功すれば、次のステップとして試作型の発電所を建設することになる。
従来の核分裂型原子力発電所とは異なり、核融合では有害な廃棄物がほとんど発生せず、二酸化炭素も排出しない。核融合反応ではヘリウムガスが生成される。また再生可能でもある。燃料となる重水素とトリチウムは水素から得られ、海水から抽出することができる。
「核融合は、大規模な炭素フリーエネルギー生産を実現しうる数少ない選択肢の一つだ」と、磁石を製造しているゼネラル・アトミックスのエンジニアリング・プロジェクト担当ディレクター、ジョン・スミス氏はライブサイエンスの取材に対して語った。
「安全でクリーンであり、常時利用可能な資源であり、排出物も長寿命の廃棄物も生じない」と、同氏は付け加えた。
太陽よりも高温の核融合
核融合反応を開始するには、非常に多くのエネルギーを要する。燃料は加圧され、極めて高温に加熱されてプラズマを生成しなければならない。プラズマとは気体に似ているが、空気の約100万分の1の密度しかない状態のものである。
そのため大きな課題は、新しい核融合炉が、使用するエネルギーよりも多くのエネルギーを生み出すようにすることだ。核融合発電における現在の世界記録は、欧州の実験用トカマク「JET」が保持しており、16メガワットの核融合出力を得るために24メガワットの加熱出力を必要とした。
しかしITERの科学者たちは、新しいドーナツ型の原子炉がより良い結果を出せると楽観視している。反応が開始されると、核融合によって強烈な熱が発生するとのことだ。その温度は摂氏1億5,000万度に達し、これは太陽の中心部の約10倍の高温である。
中心ソレノイドと呼ばれる高さ18メートルの磁石は、完成時には重量907トンとなり、地球の磁場の28万倍の強さの磁場を発生させる。これは、航空母艦を空中に持ち上げられるほどの強さである。
磁石は、カリフォルニア州サンディエゴの工場からすでに移動を開始している。ここで製造された磁石は、テキサス州ヒューストンへ運ばれ、そこから船でマルセイユへ輸送される。最後はエクス＝アン＝プロヴァンス近郊のITER施設まで陸路で運ばれる。
そこでは、もう一つの巨大部品が加わる予定だ。それは、原子炉の中心部を取り囲む、世界最大の超伝導コイルである。これは日本で、三菱重工業によって製造されており、同社は世界経済フォーラムの戦略的パートナーである。
このプロジェクトには全体として、35か国が参加しており、米国、フランス、中国、欧州連合、インド、日本、韓国、ロシア、英国などが含まれる。これらの国々は、新しいプラントのために合計で100万点以上の部品を製造してきた。
クリーンエネルギーへの移行に向けて、世界経済フォーラムは何に取り組んでいるのか？
ITERの科学者によると、宇宙の99%以上はプラズマとして存在しているという。これには星間物質、恒星、太陽も含まれる。地球上では、プラズマはネオン管、雷、プラズマテレビなどに利用されている。自然界では、オーロラ（北極光）を生み出している。
すべてが順調に進めば、ITERのトカマクは2025年12月に最初のプラズマを生成できる状態になる見込みだ。
