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太陽や恒星にエネルギーをもたらす核融合は、エネルギー転換に向けて、枯渇せず排出のない電力を供給する可能性を秘めています。
世界各地で、政府の研究所と民間企業の双方が核融合発電の実現を競っています。勢いは増しているものの、進展は依然として緩やかです。
近年、核融合に多額の投資を行ってきた中国は、「人工太陽」と呼ばれる核融合炉が、核融合を長年制約してきた長年のしきい値を突破したと発表しました。
核融合エネルギーへの期待は高まり続けており、科学は、事実上枯渇しない排出ゼロのエネルギー供給を実現するという「聖杯」に近づきつつあります。
燃料1キログラム当たり、核融合は石炭や石油の約400万倍のエネルギーを生み出す可能性があると、国際原子力機関は述べています。気候変動対策のゲームチェンジャーとなり得る理由は明らかです。しかし、研究開始から約70年が経った今も、重要な技術的課題がいくつか残っています。
近年、既存の原子炉のエネルギー出力で一連の画期的な進展があったことを受け、中国科学院は、「人工太陽」と呼ばれる同国の核融合炉が、核融合の大規模化を妨げてきたもう一つの大きな障壁を克服したと発表しました。実験先進超伝導トカマク（EAST）炉は、これまで不可能と考えられていた極めて高い密度で、核融合反応の開始と維持の鍵となるプラズマの安定性を保ちました。
報道によると、中国は推定年間約15億ドルを投じて核融合開発競争に参入しました。これは、2024年に米国政府が研究に割り当てた額のほぼ2倍です。報道はネイチャーとフィナンシャル・タイムズに掲載されました。
政府投資に加え、民間資金も急増し、2021年から2025年の間に106億ドルに達しました。核融合プロジェクトに関わる企業の数は、同じ期間に23社から53社へと2倍以上に増えました。この技術には、テック大手のマイクロソフトやグーグル、石油大手のシェブロンのほか、ビル・ゲイツやジェフ・ベゾスといった億万長者も投資しています。
核融合とは具体的に何ですか？
現在の原子力発電所では、原子核を分裂させる核分裂を利用しています。一方、太陽や恒星にエネルギーをもたらす核融合では、2つの原子核が融合して、より大きな原子核になります。
核融合は、軽い原子2個が結びついて、つまり融合して、より重い原子になるときに起こります。新たにできた原子の総質量は、元になった2つの原子の質量の合計より小さく、その「失われた」質量は、アルベルト・アインシュタインの有名なE=mc2の方程式が示すように、エネルギーとして放出されます。
どちらの反応も大量のエネルギーを放出しますが、核融合は燃料1キログラム当たり、核分裂の4倍ものエネルギーを生み出します。また、炉心溶融のリスクがなく、制御不能な連鎖反応も起きず、高レベルで長寿命の放射性廃棄物も発生しません。
核融合を起こす方法には、原子の組み合わせが異なる、いくつかの「レシピ」があります。
現在、地上で発電する方法として最も有望なのは、重水素原子と三重水素原子を融合させることです。この反応には華氏約7,200万度（摂氏3,900万度）の温度が必要で、1,760万電子ボルトのエネルギーを生み出します。
重水素が有望な材料であるのは、水素の同位体だからです。そして水素は水を構成する重要な元素です。海水1ガロン（3.8リットル）は、ガソリン300ガロン（1,136リットル）と同量のエネルギーを生み出す可能性があります。
AIと核融合
核融合発電は、将来の世代にほぼ枯渇しないエネルギー源をもたらす可能性がある一方、進展を妨げてきた多くの科学的・工学的課題も伴います。
太陽の内部にある巨大な重力が、中心部で核融合が起こる条件を作り出していますが、地球上で同じ条件を実現するのははるかに困難です。
核融合燃料は摂氏約5,000万度という極端な高温に加熱し、強い圧力をかけて、原子核が融合できるよう十分な密度を保ちながら、長時間閉じ込める必要があります。
核融合は超高温のプラズマ内で起こります。一般的には、強力な磁石を使い、ドーナツ状、すなわちトロイダル型のチャンバー（トカマク）にプラズマを閉じ込めます。このプラズマを安定させることは、長時間にわたって維持するうえで、依然として課題です。
グーグル傘下のAI企業ディープマインドは、核融合スタートアップのコモンウェルス・フュージョン・システムズ（CFS）およびローザンヌ連邦工科大学と協力し、AIをプラズマ制御に導入する取り組みを進めています。これまでのところ、この共同研究により、深層強化学習がトカマク内のプラズマ安定化に役立つことが示されました。今後はこの知見をCFSの取り組みに応用し、核融合発電を最適化するとともに、核融合の商業化への道を加速させることを目指します。
一方、AIチップ大手のエヌビディアとエネルギー・防衛企業のジェネラル・アトミクスは、複数の学術機関の協力を得て、デジタルツインモデルを開発しています。サンディエゴにあるDIII-D国立核融合施設でプラズマの振る舞いをシミュレーションするもので、現実世界に損傷を与えることなく、仮想環境で原子炉に負荷をかけて試験することを目指します。
この水準のAI制御は、EASTが達成した「密度制限のない」節目を可能にする重要な要素です。極端な高密度でも安定性を保つために必要な、ミリ秒単位の精度を実現します。
核融合のブレークスルー
中国が核融合技術の限界を押し広げたのは、エネルギー転換に核融合を活用する実現性を高めてきた一連のブレークスルーの最新事例にすぎません。
プラズマの安定性を保つことに加え、研究者にとって大きな課題は、反応を開始するために必要な投入エネルギーを上回る出力を核融合炉で得ることです。
カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所にある国立点火施設（NIF）は、2022年以降、核融合による正味のエネルギー増加を着実に高めてきました。当初は3.15メガジュール（MJ）を達成し、レーザーによる投入エネルギー2.05 MJから核融合エネルギーを得ていました。その後、NIFのチームは点火プロセスを標準化し、より大きな出力を達成しました。2025年4月には、8.6 MJを達成しました。点火用レーザーが供給した2.08 MJの4倍を超える値です。
より一般的なトカマクとは少し異なる技術を用いるドイツのステラレーター、ヴェンデルシュタイン7-Xでも同様の進展がありました。2023年には、エネルギー変換量1.3ギガジュールを達成し、この技術の記録を更新しました。プラズマは8分間維持されました。2025年5月には、エネルギー変換量が1.8ギガジュールに引き上げられました。
大きな期待が寄せられているのが、34カ国が協力してフランスに建設中の新たな核融合炉、ITERの完成です。この施設では、世界最大のトカマクが建設されます。正味のエネルギー増加を実証する次の段階として、核融合出力500メガワット（MW）の実現を目指しています。しかし、建設の遅れを受け、研究運転の開始は現在2034年の予定で、施設は2039年までに本格的な核融合反応を実現することを目指しています。
民間の核融合開発が加速
研究施設に加え、民間企業も核融合の商業化に向けて取り組みを加速させ、エネルギー転換を後押ししています。
コモンウェルス・フュージョン・システムズは、これまでに30億ドル近くを調達しました。実験用SPARC炉のための資金には、エヌビディアとグーグルによる投資も含まれます。最終的な目標は、平均的な米国の約28万世帯に電力を供給できる、出力400 MWの核融合発電所を建設することです。
パシフィック・フュージョンは昨年、シリーズAで9億ドルを調達しました。また、OpenAIのサム・アルトマンとソフトバンクが支援するスタートアップ、ヘリオンも追加資金を受け、発電所の建設に着手しました。同施設は、2028年からマイクロソフトのデータセンターに電力を供給する予定です。ドイツのマーベルはシリーズBで1億1,300万ユーロの投資を受け、総調達額は3億8,500万ユーロに達しました。資金にはシーメンス・エナジー・ベンチャーズなどの民間資金と、欧州イノベーション会議（EIC）基金による公的投資が含まれます。同社は2030年代半ばまでに核融合発電所を稼働させることを目指しています。
2026年のダボス会議で、核融合開発を競う企業の一つ、プロキシマ・フュージョンの共同創業者兼CEO、フランチェスコ・シオルティーノは、これらすべての企業の目標は、「単なる実験ではなく、実際のエネルギー生産を目指す炉の概念を開発することだ」と述べました。
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どのような取り組みを行っていますか？
核融合の先駆者たち
官民の取り組みは、JET核融合研究所の研究者をはじめとする先駆的な研究者たちが築いた基盤を引き継いでいます。正式名称を共同欧州トーラスという英国の施設は、欧州の核科学者たちによる共同プロジェクトでした。
かつて世界最大かつ最先端の核融合炉だったJET研究所は、1983年に先駆的な実験を開始しました。核融合技術の進歩に貢献した後、2023年10月に廃止措置に入るまで、40年間運転を続けました。同年後半に行われた最後の実験では、わずか0.2ミリグラムの燃料で、記録となる69 MJを達成しました。
後継施設となるのはフランスのITERです。英国はITERに参加していませんが、英国政府は昨年、核融合プログラムに25億ポンドを拠出すると表明しました。これはこれまでの投資に上乗せされます。投資先には、ノッティンガムシャーで進む実験施設STEP（エネルギー生産用球状トカマク）が含まれます。
核融合開発競争では協力が鍵
今年のダボス会議で、プロキシマ・フュージョンのシオルティーノは、「核融合は単一の技術ではありません。複数の実現要因を理解することが重要です」と述べました。その要因には、計算、超伝導体などの材料、強力なレーザーのほか、統合的な設計やサプライチェーンも含まれると付け加えました。
こうした要素の多くがまとまり始め、核融合は、実験段階を脱して送電網に電力を供給できる段階に近づいています。「しかし、核融合における知的財産を通じた価値創出によって、今世紀で最も重要な産業の一つが生まれつつあるのかもしれません。」
「非常に刺激的なエコシステムであり、官民連携に大きく支えられています。政府には後退するのではなく、さらに関与してもらう必要があります。協力して取り組むことも、加速につながります。」
NIFがあるローレンス・リバモア国立研究所の所長、キム・ブディルもこう述べました。「これまでは、いつ尋ねても核融合エネルギーの実現まであと30年かかり、それがずっと続くと言われてきました。もうそうではないと思います。」
「ただし、期待を適切に管理しなければなりません。核融合は難しい技術です。ここまで来るのに非常に長い時間がかかりました。追い風となる要素がいくつもそろいつつありますが、この機会を実現するにはまだ多くの取り組みが必要です」と彼女は注意を促しました。
シオルティーノと同様、彼女も官民連携の重要性を強調しました。
「今こそ、これまでとは異なる運営モデルが必要です。この機会を実現するために、民間部門と公共部門は新たな形で協力しなければなりません。」
