日本の原型炉・発電実証計画 比較表

同じ「発電実証」でも、電気を取り出すことと、設備自身の消費を差し引いて電気が残ることでは、越える壁が違う。ここでは2030年代の段階を基準に、各主体が公表した到達点を比べる。Q-DEMOは成功条件を明記しているが、民間4事業の概要は主に目標値と工程を示しており、共通の合否判定規格ではない。

実施主体は、Q-DEMOではQSTの概念設計体制、民間4ルートでは公表された補助事業の実施体制を示す。Q-DEMOの設計は産学連携の原型炉設計合同特別チームを中心に進められている。FAST全体を統括する事業主体はStarlight Engine株式会社であり、京都フュージョニアリング単独の計画ではない。

発電端出力は発電設備が生み出す電気、正味出力はそこから設備の消費を差し引いた電気を指す。正味プラスの目標があっても、送電網につなぎ、実際に電力を送り出す試験まで含むとは限らない。上記の一次資料では、5計画とも系統への実送電を発電実証の必須条件とする記載は確認できず、接続先・送電量・送電時間の達成基準は未公表である。LINEAは将来用途にオフグリッド型・分散型電源も挙げている。

運転中の電力収支と、起動・停止・待機を含めた一周期の電力量収支も別だ。正味MWの数値だけから、一周期全体で電力量が黒字になるとは判断できない。5計画を同じ条件で評価できる、測定範囲・補機の扱い・平均時間・必要な反復回数をそろえた詳細な合否基準は、今回の確認資料からは読み取れない。未公表は「計画にない」という意味ではない。

また、2026～2028年度の民間4事業は、機器開発・設計・統合実証などを進める段階である。補助事業の完了、2030年代の発電実証、その後の商用化は別の到達点だ。ここに並ぶ数値は、達成実績ではなく公表目標である。

D-Tは重水素とトリチウム、p-¹¹Bは水素とホウ素11。FRCは磁場反転配位を指す。

2030年代の発電実証に向けた目標を比べる。FASTは、短時間の発電実証と、より長くプラズマを保つ基本運転を分けている。

正味電気出力は、発電端の電気から装置自身が使う分を差し引いた値だ。Q-DEMO第1期では、核融合出力532MWに対し、正味電気出力は10.7MWとなる。反応で生むエネルギーと、設備の消費を差し引いた電気の差が見えてくる。「未記載」はゼロを意味しない。EX-Fusionの1Hzは1秒に1回の照射を指す。プラズマを保つ時間と、反応を繰り返す期間は分けて読む必要がある。

Q-DEMOとFASTの幅は、ドーナツ状のプラズマを上から見て、中央の穴も含めた端から端を「2×（主半径＋小半径）」で求めた目安だ。真空容器や磁石、遮蔽体はその外側にあるため、装置全体はさらに大きくなる。例えに使ったのは全長11.13mの大型路線バス「いすゞエルガ」だ。バスを前後に並べた長さと、プラズマの輪の幅を比べている。中央の穴の大きさや、装置全体の外寸ではない。※KANATAの寸法は「1年以上運転」の公式構想値で、上表の24時間実証と同じ設計版かは未確認である。

10秒の発電を確かめる計画と、24時間動かす計画。出力の大小に加えて、何をどこまで実証するかに、それぞれの挑戦が表れる。民間4事業はGIO掲載資料で「条件付採択」の段階にある。開発の背景や次の工程は「日本の原型炉、Q-DEMOと民間4ルートの挑戦」で紹介している。

以下は公式資料の概念図であり、完成済み装置の写真ではない。図ごとに設計段階が異なり、同一縮尺でもない。

Q-DEMOの超伝導マグネットシステム概念図。発電プラント全体ではなく、磁場をつくる主要機器の構成を示す。

引用元：QST量子科学技術研究開発機構「Q-DEMOの概念設計」報告書（概要）3頁。図版を原資料から抽出。

Starlight Engineの公式計画ページを参照。画像の転載には利用規約2.2で事前の書面承諾が求められるため、ここではリンクを掲載する。

Helix KANATAの公式断面CG。公式サイトが示す構想図であり、24時間の発電実証と同じ設計版かは未確認である。

引用元：株式会社Helical Fusion「Helix Program」。© Helical Fusion Co., Ltd.

レーザー核融合商用炉の概念図。将来の商用炉を示すCGで、2030年代の発電実証装置の確定設計図ではない。

引用元：株式会社EX-Fusion「EX-Fusionと東京工業大学が協働研究拠点を設立」2023年10月12日。

原型炉・発電実証炉の全景を示す概念図は、確認した公式ページでは見つからなかった。株式会社LINEAイノベーションの方式説明を参照。FRC原理図や核反応図を、発電実証炉の設計図としては扱わない。