トカマク
磁場閉じ込め
- どう起こす？
- 外部コイルとプラズマ電流で、ねじれた磁場をつくる。
- 発電に向けて
- 発電に向けて電流の維持・制御と安定した長時間運転を研究。
- 研究装置の例
- JT-60SA、ITER
FOUNDATIONS
フュージョンエネルギーとは？
フュージョンエネルギー（核融合）の仕組み、核分裂との違い、燃料、安全性、実用化への課題を一次資料から解説。3方式の比較図から日本の研究・企業・政策まで調べられます。
フュージョンエネルギーは、軽い原子核どうしが結びつく「核融合」の反応で放出されるエネルギーです。太陽が輝く源も核融合ですが、地上の発電所では燃料や反応を保つ方法が異なります。
仕組みをつかみ、発電までの課題と産業の動きを見渡すためのガイドです。詳しく知りたい項目は、比較図・用語・解説記事へ進めます。
根拠：QSTの基礎解説 ↓仕組みと、核分裂との違い
核融合は軽い原子核が結びつく反応、核分裂は重い原子核が分かれる反応です。現在の原子力発電で用いられる核分裂と、反応の仕組みが違います。
重水素と三重水素を使うD-T方式では、反応で生じた中性子のエネルギーをブランケットで熱として取り出し、発電設備へ運びます。反応を起こすだけでなく、熱を電気に変える工程が必要です。
出典：QST・基礎解説 ／ NIFS・燃料と熱回収
燃料は何か。海水だけで発電できる？
D-T方式の燃料は、水素の仲間である重水素と三重水素（トリチウム）です。重水素を得られる資源と、炉に供給できる燃料を準備する工程は分けて考えます。
トリチウムは自然界にごく少量しかありません。リチウムと中性子の反応で増やし、回収・精製して再利用する燃料サイクルの確立が課題です。資源が豊富でも、燃料の安定供給が自動的に実現するわけではありません。
出典：NIFS・燃料と熱回収 ／ QST・炉工学
メリットと、安全性・放射性廃棄物の課題
核融合反応そのものは二酸化炭素を排出しません。燃料資源の豊富さとあわせ、脱炭素やエネルギーの安定供給に寄与することが期待されています。発電コストや安定した運転は、今後確かめるべき条件です。
核融合反応は、燃料や高温などの条件を保つことで続きます。核分裂の連鎖反応とは性質が異なり、燃料供給や電源を止めると反応が停止するという特徴があります。
一方、D-T方式では放射性物質のトリチウム、中性子、放射化した構造材を扱います。遮蔽、閉じ込め、廃棄物の管理に加え、高温・強磁場などの設備の安全対策も必要です。「反応を止めやすい」と「管理が不要」は同じ意味ではありません。
実用化はいつ？ 実験の成果と発電実証
日本は2030年代の発電実証を目指しています。これは開発の目標であり、家庭への電力供給が始まる確定日ではありません。研究装置で反応を起こすこと、正味の電力を取り出すこと、採算を取り継続して供給することは、それぞれ別の段階です。
エネルギー利得の数値は、どの範囲の入力と出力を比べたかで意味が変わります。加熱や冷却などの消費電力、燃料供給、材料の寿命、機器交換まで含めて発電所全体を確かめる必要があります。
日本の研究・企業・政策を調べる
研究機関・装置の役割と、企業が供給する機器・技術を分けると、ニュースの意味が見えてきます。研究から事業へ進む道筋は、装置、供給網、政策の3方向から確かめられます。
このガイドの出典・一次資料
- QST：よくある質問 ↗
核融合反応、燃料、プラズマ、エネルギー利得
- NIFS：燃料サイクルとエネルギーの取り出しのしくみ ↗
D-T方式の熱回収、ブランケット、トリチウム増殖
- QST：ブランケット研究開発部 ↗
燃料増殖・遮蔽・熱回収と安全取扱技術
- 内閣府：フュージョンエネルギー・イノベーション戦略 ↗
国家戦略、社会実装への道筋、安全確保の基本的な考え方
上の解説は公開資料をもとに編集したものです。研究機関による監修・推薦を示すものではありません。図版の出典は各図の下に記載しています。
START HERE
はじめてのフュージョン、読む順番
仕組みから方式、研究装置、発電へ。知りたい段階から始められます。
- 01
仕組みをつかむ
フュージョンでエネルギーが生まれる仕組みから。
- 02
3つの方式を比べる
トカマク、ヘリカル、レーザー。それぞれの違い。
保存できる比較図を見る ↓ - 03
装置と研究を知る
JT-60SAとITERが、それぞれ何を確かめるのか。
- 04
発電への道を読む
原型炉と、発電システム全体に必要な技術。
核融合、どう起こす？ 代表的な3方式をひと目で比較
閉じ込め方と、発電に向けた課題を比べてみましょう。説明や復習に使える1枚の図として保存できます。
ヘリカル系
磁場閉じ込め／ステラレータ・ヘリオトロンなど
- どう起こす？
- 外部コイルの立体的な形で、ねじれた磁場をつくる。
- 発電に向けて
- 閉じ込め磁場のための大きなプラズマ電流に頼らず、定常運転に適した性質。複雑な磁場・コイルの性能と製作性の両立が課題。
- 研究装置の例
- LHD、Wendelstein 7-X
レーザー核融合
慣性閉じ込めの一種
- どう起こす？
- レーザーを利用して小さな燃料を急激に圧縮・加熱し、膨張する前の短時間に核融合反応を起こす。
- 発電に向けて
- 発電にはレーザー効率・繰り返し運転と標的製造・投入の両立が必要。
- 研究装置の例
- NIF
方式の優劣や商用化の順位を示す図ではありません。研究装置の成果と、発電所としての実証は別です。
比較図をPNGで保存 ↓
FUSION INDUSTRY 独自制作の比較図です。図の出典として fusionindustry.jp/learn を記載しています。
図の読み方・補足
- 全方式を網羅した分類ではありません。図は原理を伝える模式図で、装置の設計図ではありません。
- LHDはヘリオトロン、Wendelstein 7-Xは最適化ステラレータです。コイルの形状は異なります。
- トカマクにも長時間・定常運転の研究があります。
- NIFは間接照射を使います。すべてのレーザー方式に共通する仕組みではなく、点火の達成と発電所の実証は別です。