IFMIF-DONES徹底解説：六ヶ所の加速器技術は、どうスペインの材料試験につながるのか

六ヶ所で試験した加速器技術が、スペインの新しい研究施設の供給計画につながり始めた。Fusion for Energy（F4E）は2026年10月21日、IFMIF-DONESに向けた入射器と鋼材の最初の欧州側調達取決めを発表した。

IFMIF-DONESは、核融合炉で使う材料を中性子で調べる施設だ。しかし、その名前の周辺にはIFMIF、EVEDA、LIPAcという別の名称が並び、9MeV、40MeV、125mAなどの数値も登場する。何が日本で実証され、何がスペインで建設されるのか。数字を取り違えると、技術の進展も大きく読み違えてしまう。

本稿では、加速器から材料照射へ至る仕組みをたどり、六ヶ所フュージョンエネルギー研究所が担う実証と、DONESで目指す試験を分けて解説する。掲載写真は六ヶ所にあるLIPAcの実物で、スペインのDONES完成施設を写したものではない。

この記事の読みどころ

• 材料の照射試験が必要な理由と、DONESの仕組み
• IFMIF・EVEDA・LIPAc・DONESの役割の違い
• 六ヶ所研の実績と、2026年の到達点
• 調達に結び付く技術と、材料寿命評価の限界

重水素と三重水素を燃料にするD-T核融合では、約14.1MeVのエネルギーを持つ中性子が生まれる。MeVは一つの粒子が持つエネルギーの単位で、発電所の出力を表すMWとは違う。

中性子を受けた材料では、原子が結晶中の元の位置からはじき出される損傷や、核反応によって別の元素が生じる変化が起こり得る。QSTが説明する材料研究の課題は、そうした変化が強度などの性質にどう影響するかを明らかにすることだ。新品の材料を高温で試験しただけでは、長く照射された後の状態を代表できない。

ここで必要なのは「壊れない金属」という一言ではない。どの材料を、どの温度で、どれだけの照射を受ける場所に使えるかという条件付きのデータである。同じ核融合炉でも、構造を支える鋼と、熱にさらされる部分の材料では役割が異なる。材料名が同じでも、使用条件を外して寿命を語ることはできない。

材料の低放射化という言葉にも注意したい。これは、放射化による長期的な負担を小さくするよう材料組成などを工夫する考え方で、「放射性にならない」という意味ではない。QSTの材料研究解説は、照射に伴う性質の変化と低放射化材料の開発を、別々の重要課題として示している。

材料試験の意味をつかむ鍵が、プラズマの周囲を覆う「ブランケット」だ。将来のD-T核融合発電炉では、中性子のエネルギーを熱として受け取り、冷却材を通じて発電系へ運ぶ役割が期待される。リチウムを含む増殖ブランケットでは、中性子との反応で燃料のトリチウム（三重水素）をつくり、回収して燃料循環へ戻すことも目指す。熱を取り出す仕組みと、燃料をつくる仕組みを支える重要な部分なのである。

ただし、熱を受け取ることと、長期間健全に使えることは別の問題だ。ブランケットを形づくり、冷却材や増殖材を保持する構造材料も中性子を受ける。照射によって強度やもろさなどがどう変わるかを把握しなければ、使える温度や交換時期を含めた設計の根拠が不足する。そこで、DONESが目指す核融合炉に近い中性子環境での材料照射データが、構造材料などの選定・評価を支える。

DONESで主に調べるのは小さな材料の試験片であり、完成したブランケットを丸ごと運転して発電や燃料自給を実証するわけではない。ブランケット全体の冷却、トリチウムの増殖・回収、接合部や部品としての健全性は、別の試験や設計評価も組み合わせて確かめる必要がある。また、DONESの液体リチウムは中性子を発生させる標的であり、発電炉の増殖ブランケットと同じ装置ではない。

IFMIF-DONESは、International Fusion Materials Irradiation Facility – DEMO-Oriented Neutron Sourceの略称だ。将来の核融合炉、とくに原型炉DEMOに向けた材料の試験・評価を目的とする。建設地はスペイン南部、グラナダ近郊のエスクサル（Escúzar）である。

発電用の核融合プラズマをつくる施設ではない。加速器を使って中性子を発生させ、材料の試験片に当てる。小さな試験片で照射後の性質を調べ、炉の設計や材料選定を支えるデータへつなげる役割だ。DONESの公式説明でも、材料の試験・適格性評価が中心に置かれている。

ITERのような核融合実験装置で反応や運転の研究を進めることと、材料を詳しく比較する照射施設を整備することは、競争ではなく補完関係にある。発電炉を考えるときには「反応を成立させる証拠」と「その環境で部材を使える証拠」の両方が必要になるからだ。

ただし、DONESという一つの施設が、あらゆる燃料・方式の核融合に共通する唯一の前提だとまでは言えない。この記事で扱う中心は、中性子による材料負荷が大きいD-T核融合炉と、その材料開発を支える研究基盤である。

DONESの設計では、重水素の原子核である重陽子を加速し、流れる液体リチウムに当てる。そこで起こる核反応によって中性子をつくり、リチウムの背後に配置する試験モジュール内の材料を照射する。

公式の施設仕様は、重陽子のエネルギー40MeV、ビーム電流125mAを掲げる。液体リチウムの厚さは25mm、流速は約15m/sという設計だ。これらは完成施設の運転実績ではなく、施設が目指す条件である。

40MeVと125mAから計算したビーム出力は5MWになる。これは加速された粒子が単位時間あたりに運ぶエネルギー、つまりビーム出力であり、「DONESが5MW発電する」という意味ではない。むしろ、標的や冷却系は大きな入熱を扱わなければならない。材料を試すための装置自身にも、熱と運転安定性の難題があるわけだ。

ここで40MeVは入射させる重陽子のエネルギー、14.1MeVはD-T核融合で生じる中性子のエネルギーだ。別の粒子・別の段階の数字なので、大小をそのまま性能比較に使うことはできない。

また、加速器とリチウムで発生する中性子は、すべてが同じ14.1MeVになるわけではない。核融合炉に関係の深いエネルギー分布と照射条件へ近づけることが狙いだ。「核融合炉と同じ」という表現だけで済ませず、どの条件を再現するのかを見る必要がある。

この分野が分かりにくい理由の一つは、構想、研究活動、実証装置の名称が並ぶことだ。関係は次のように整理できる。

• IFMIF：核融合材料を照射するための国際的な中性子源の構想。従来の設計では、40MeV・125mAの重陽子加速器を2系統使う。
• IFMIF/EVEDA：IFMIFの工学設計と主要技術の実証を進める活動。EVEDAはEngineering Validation and Engineering Design Activitiesの略。
• LIPAc：その加速器技術を実証するため、六ヶ所に設置された原型加速器。目標は9MeV・125mAの連続運転で、DONESの40MeV施設そのものではない。
• IFMIF-DONES：従来のIFMIF研究の成果を生かし、スペインで具体化する材料照射施設。公式仕様は40MeV・125mAの一つのビームを示している。

IFMIFの公式概要とEVEDAの説明を照らすと、「IFMIFが六ヶ所に完成し、それがDONESへ名前を変えた」と理解するのは誤りだ。六ヶ所は重要な実証の拠点だが、スペインの材料照射施設と同じ場所・同じ装置ではない。

EVEDAの範囲も加速器だけではない。液体リチウム系と試験系の実証も含む。例えば日本のリチウム試験ループELTLは大洗に設けられたもので、六ヶ所のLIPAcと混同してはいけない。

青森県六ヶ所村のQST・六ヶ所フュージョンエネルギー研究所では、日欧協力でLIPAcの組立・試験が進められている。2007年に始まった幅広いアプローチ（BA）活動の中で、欧州側が製作した機器を日本側の拠点で統合し、共同で性能を確かめてきた。

全長約36mのビームラインには、粒子を送り出す入射器、加速・輸送・診断の機器、超伝導高周波加速部などがつながる。どれか一つの機器が優れているだけでは足りない。ビームを次の機器へ正しく渡し、装置全体として制御する必要がある。

LIPAcでは2019年に、5MeV・125mAの重陽子ビームを、デューティ比0.1%の短いパルスで加速した実績が報告されている。デューティ比とは、全体の時間のうちビームを出している時間の割合だ。ピーク電流が目標に届くことと、その状態を連続して維持することは同じではない。

その後、2024年の5MeV段階の試験では、デューティ比8.75%、高エネルギービーム輸送部で約119mAが報告された。2019年の125mAと2024年のデューティ比を組み合わせて、一つの達成記録にしてはいけない。条件をそろえて比較すると、連続運転に近づける途中の進展と、なお残る距離が分かる。

QSTなどの研究者によるIFMIF/EVEDAの技術報告は、段階を分けて試験する構成を示す。低いデューティ比から運転条件を広げるのは、単なる記録更新ではなく、熱負荷やビーム損失を含めた装置の成立性を確かめるためである。

したがって「六ヶ所で125mAを達成」という情報だけでは、DONESの運転準備がすべて整ったとは判断できない。エネルギー、電流、運転の継続性を組にして読むことが大切だ。

Fusion for Energy（F4E）は2026年4月29日、LIPAcが全加速器構成に到達したと発表した。超伝導加速部を含むビームラインがそろったことは大きな節目だが、9MeV・125mAの連続ビーム運転を達成したという発表ではない。4月の発表でも、その運転領域は目標として扱われている。

続く9月10日の発表では、常温コンディショニングの最初の試験が成功したとされた。高周波電力を段階的に入れ、真空、温度、放電などを監視して、機器を次の段階へ進める準備だ。

同発表が示す今後の見通しは、超伝導加速部の冷却を2026年12月に開始し、その後、2027年春までにビーム運転へ進むというもの。これは予定であり、すでに終えた工程ではない。2026年10月時点で、目標の連続運転を達成済みとは扱わない。

ここにはDONESから派遣されたメンバーも参加している。六ヶ所が提供するのは、設計図や単独の数値だけではない。装置の立ち上げ、監視、問題への対応を、将来その技術を使う側が実地で学ぶ機会でもある。

2026年10月21日、F4EはDONESに向けた最初の欧州側調達取決め2件の署名を発表した。対象は重陽子ビームの入射器と、低放射化鋼EUROFER97の原材料である。F4Eは、入射器の技術を日本のLIPAcで試験してきたと説明している。

ここは産業面で重要な接点だ。研究装置で検証してきた技術が、次の施設の供給範囲として具体化する。一方、調達取決めの署名は、機器の納入完了や受入試験の合格ではない。材料についても、必要量の説明と実際の供給・使用実績は区別する必要がある。F4Eの10月21日発表は、その出発点を示すニュースと読める。

DONES側の10月19日の運営委員会報告では、主建屋の現地工事が始まっていること、2027年の作業計画を承認したことが示された。建設と機器供給の準備が並行して進む段階であり、中性子を用いた材料照射の本格運用とは区別して捉えるべきだ。

DONESの価値は、核融合炉に近い中性子環境で材料の変化を調べられることにある。ただし、小さな試験片の結果から、実際の大型部品の寿命が自動的に決まるわけではない。

例えば、試験片で良好な特性を示す材料を選べても、部品に加工して接合し、冷却流路をつくり、繰り返し運転する際の評価は別に必要になる。照射条件の違いをどう扱うか、部品のどの部分に適用できるかという設計側の判断も残る。これは材料照射試験を軽視する理由ではなく、そのデータを正しく使うための留保である。

照射損傷で使われるdpa（displacements per atom）は、材料中の原子1個あたりの平均はじき出し回数を指標化したもので、MeVとも運転年数とも違う。あるdpaに達したから「発電炉の何年分を完全に再現した」と一律には言えない。温度や中性子のエネルギー分布など、どの条件で得た結果かを一緒に読む必要がある。IAEAの技術資料に収録された材料照射の解説も、dpaだけでなく損傷の速度、不純物の生成、温度を重要な条件として挙げている。

DONESの完成や照射試験の開始も、そのまま発電炉の採算性や商用化時期を保証するものではない。材料データの取得と、発電所全体を成立させる判断は分けて捉えたい。

今後の進捗は、次の四つを分けると読み違えにくい。

1. 六ヶ所LIPAc：冷却とビーム試験が進み、どのエネルギー・電流・デューティ比で、どれだけ安定に運転できたか。
2. スペインDONES：建設の進捗と、機器の製作・搬入・据付・受入がそれぞれどこまで進んだか。
3. 材料照射：どの材料を、どの温度や照射条件で試験できるようになったか。
4. データの利用：得られた結果が、材料選定や部品設計の判断へどう結び付いたか。

IFMIF-DONESは、核融合の「燃えるか」という問いの先にある、「その環境で何を使えるか」を掘り下げる施設だ。そして六ヶ所研は、そこで必要になる加速器技術を実機で確かめ、人が運転経験を積む拠点を担っている。実証から照射、さらに材料評価へ続く流れとして見ると、日本の研究が核融合産業のどこにつながっているのかが見えてくる。