日本の原型炉、Q-DEMOと民間4ルートの挑戦

10秒間の発電。24時間の連続運転。1秒に1回の反応を数日間。日本の組織・企業が2030年代に向けて掲げる核融合発電の目標には、これほどの幅がある。いずれも、これから実証しようとしている数字だ。

核融合反応でエネルギーを生み出す。そのエネルギーから電気を取り出し、装置自身が使う分を差し引き、外へ送り出す。さらに、燃料を補い、傷んだ機器を交換し、運用を続ける。発電所へ近づくほど、プラズマの周囲に膨大なものづくりの仕事が現れる。必要な核融合性能を実証することと、熱・燃料・保守を含む発電システムを成立させること。その両方が必要になる。

Q-DEMO、FAST、Helix KANATA、EX-Fusion、LINEA。五つの計画では、反応をどう起こすかという問いに、どう造り、動かすかという問いが重なる。研究機関、大学、機器メーカー、新興企業は、それぞれどこから挑もうとしているのか。2026年11月9日時点の一次資料をもとに、その姿をたどる。方式、出力、運転時間、規模は、後半の六つの比較表にまとめた。

まず、発電所を考えるための三つの数字を押さえたい。核融合反応で生まれるエネルギーの大きさが「核融合出力」。発電設備から取り出す電気が「発電端電気出力」。そこから所内消費を差し引き、残るのが「正味電気出力」だ。

核融合出力が200MWあっても、200MWの電気を外へ送れるわけではない。運転中に正味電力がプラスになった後にも、起動・停止を含む電力量の収支や、年間を通じた供給という課題が続く。出力だけでなく、どの状態を何秒、何時間続けるかが、研究装置と電力事業をつなぐ。

民間四ルートの現在地を示すのが、低炭素投資促進機構（GIO）の発電実証推進事業補助金の公表資料だ。Starlight Engine・京都フュージョニアリング、Helical Fusion、EX-Fusion・浜松ホトニクス、LINEAイノベーションの四提案が「条件付採択」として掲載されている。掲載資料では、条件への対応を審査委員会が確認した後、正式採択と交付決定へ進む位置付けである。GIOの審査状況・各社概要

Q-DEMOには、日本の大型装置研究と原型炉設計の蓄積がある。QSTを中心に、ITERの技術基盤を使うITERサイズの原型炉を検討する。従来のJA DEMOを早期実現へ向けて見直した流れにあり、JA DEMOとQ-DEMOが別々に建つ計画ではない。

設計を担う「原型炉設計合同特別チーム」は、2015年6月に発足した。QSTの六ヶ所研究拠点に置かれ、研究機関、大学、産業界が概念設計と研究開発を進めるオールジャパン体制だ。文科省の11月9日参考資料によると、参加者は2025年11月時点で226人。産業界109人、大学等67人、QST50人という構成に、研究を装置へ落とし込む担い手の広がりが表れている。合同特別チームの公式説明／文科省参考資料3、PDF8ページ目

この共同作業は、炉の大きさにも関わった。QSTによると、産業界と製作性を検討した結果、建設を早めるには従来の大型案ではなくITERサイズ程度にする必要があると判断した。性能を追う設計と、実際に製作できる条件をすり合わせる。オールジャパンという言葉の中身は、こうした設計上の判断にもある。なお、この共同設計・研究開発体制と、将来のプラントの建設・運営主体の決定は別である。QSTのQ-DEMO概念設計説明

次の節目は、設計をさらに具体化する工程だ。文科省の11月9日資料では、2026年度のC&R（チェック・アンド・レビュー）の結果を踏まえ、2027年度に工学設計・実規模技術開発へ移る予定としている。移行はレビュー結果を前提とする。文科省参考資料3、PDF17ページ目

発電も、一つの装置を段階的に改良して進める。概念設計概要では、第1期に数分間の短パルスで正味電力ゼロ規模の発電、第2期に30分以上の運転と燃料増殖、第3期に約100MWの正味電気出力を伴う定常運転を目指す。第1期の核融合出力532MWに対し、正味電気出力は10.7MW、燃焼は347秒。発電端は203MWであり、所内消費を差し引くと数字の見え方は大きく変わる。いずれも表1の概念設計値で、発電実績ではない。QST概念設計概要、表1

大きな反応出力を、使える電気へ変える。その間で、熱を取り出す機器、燃料を増殖・回収する仕組み、部品を交換する保守が働かなければならない。既存技術を使える部分と、発電用に開発し直す部分をつなぐ作業が、Q-DEMOの段階開発を支える。基本構成はQ-DEMO入門で整理している。

FASTはFusion by Advanced Superconducting Tokamakの略。Starlight Engineが推進する高温超伝導トカマク計画で、京都フュージョニアリングもコンソーシアムに参加する。高温超伝導を使った小型化と、発電に必要な炉工学技術の統合を進める。

計画には二つの運転条件が並ぶ。発電実証は核融合出力200MW、正味電気出力2MWを10秒間。基本運転は核融合出力50MWを1,000秒間続け、正味出力の数値は示していない。高い出力で発電を確かめる条件と、より長く運転する条件を分けている。10秒と1,000秒を一つの性能にまとめると、開発の狙いが見えなくなる。FASTの公式説明／GIO掲載概要

短い時間でも、正味の電気を取り出すには装置全体をつなげなければならない。ブランケットで熱を受け、熱循環で運び、保守まで見据えて機器を組み合わせる。2026年7月の公式発表では工学設計・建設準備を進めており、国内サイトは公募・選定段階だ。炉心の小型化が、建設・運転できるプラントとしてどこまで形になるかが次の焦点になる。Starlight Engineの進捗／サイト公募

Helical Fusionの発電初号機Helix KANATAは、二重らせん状のコイルがつくる磁場でプラズマを閉じ込める。GIO掲載概要が掲げる2030年代の目標は、核融合出力約200MW、正味電気出力約10MW、24時間の連続運転。その先には正味50MW・365日の「商用化前発電実証」を置く。時間を延ばすことが、この計画の中心にある。GIO掲載概要

その前段を担うのが、最終実証装置Helix HARUKAだ。主要技術の統合実証を進め、成果をKANATAの設計・建設へつなぐ。製造・建設が進むPhase 1はマグネット実証に向けた装置で、公表された建設地は土岐市のNIFS敷地内。今回確認した資料ではKANATAの建設地は確認できず、HARUKAの着工を発電炉の着工と数えることはできない。Helical Fusionの建設地発表

24時間を目指せば、その間、熱を受ける機器や燃料を扱う系統も働き続ける必要がある。さらに365日へ進むには、部品の寿命や交換方法まで運転計画に組み込む。同社が土台に挙げるLHDの知見を、高温超伝導コイル、液体金属壁ブランケット、保守とプラント統合へつなげられるか。長時間運転という設計思想が、発電設備として試されていく。

レーザー方式では、小さな燃料へ照射する工程を繰り返す。EX-Fusionを幹事、浜松ホトニクスをコンソーシアム企業とする提案は、直接照射・高速点火によるD-T核融合を目指す。レーザーで燃料を圧縮し、別のレーザーで急速に加熱する。

2030年代の目標は核融合出力19MW、正味電気出力1.26MW。1Hz、つまり1秒に1回の反応を数日間繰り返す運転を掲げる。2026〜2028年度には、その前提となる中核工学要素の開発とシステム統合を進める。GIO掲載概要

一回の照射が終われば、次の燃料が必要になる。同じ品質の燃料を量産し、送り込み、動く標的を追い、狙った時に照射する。発電所を目指すほど、レーザーの性能と並んで、この一連の工程を乱れなく繰り返す技術が重みを増す。精密加工、制御、光学、量産技術が交わる場所だ。発電実証炉の固有名と建設地は、今回の一次資料では確認できていない。

LINEAイノベーションは、ビーム支援FRC／ミラー複合方式を掲げる。FRCは磁場反転配位と呼ばれる磁場閉じ込め方式で、高エネルギーの粒子ビームを使う。燃料の最終目標は水素とホウ素11、p-¹¹B。D-Tを使う四ルートに対し、燃料から異なる道を探る。

GIO掲載概要の2030年代目標は、核融合出力数MW、約100秒の運転と、直接エネルギー変換装置で「発電端で有意な電気出力」を確認することだ。正味電気出力の数値目標は記されていない。反応場とエネルギー回収を組み合わせ、その出力を確かめる目標だ。LINEAの技術説明／GIO掲載概要

2026〜2028年度は、中核機器と計測・評価基盤を整え、後続の統合装置へつなぐ段階にある。反応場をつくり、ビームを入れ、エネルギーを回収する。それぞれが使う電力と失うエネルギーを積み上げた先に、プラント全体の収支がある。同社が目指す低コスト化や保守負担の低減に届くには、この道筋を実機で確かめる必要がある。

以下は、2030年代の発電実証に関する公表目標・概念設計値であり、達成済みの性能ではない。出力・運転時間の表では、FASTは運転目的によって条件が違うため、2行に分けた。

トカマクとヘリカルは、ともに磁場でプラズマを閉じ込めるが、コイルの配置やプラズマ電流の使い方が違う。レーザー方式は小さな燃料への照射を繰り返し、LINEAは高エネルギー粒子とプラズマを組み合わせる。同じ「核融合発電」でも、つくるべき機器の組み合わせは大きく変わる。

「不明」は今回比較した公開資料に数値が示されていない項目。ゼロを意味しない。LINEAの発電端出力は数値目標ではなく、直接エネルギー変換で電気を取り出せることの確認として示されている。

Q-DEMOの「燃焼時間」と、他提案が記す「連続運転時間」は資料上の呼び方が異なる。いずれも年間稼働率を示す値ではない。EX-Fusionの数日は単一のプラズマを保つ時間ではなく、1秒に1回の反応を繰り返す運転を指す。目標時期は完成・営業運転が確約された年ではない。

「主半径」は、輪の中心軸からプラズマやコイルの中心までの距離。「小半径」はプラズマ断面の半径に当たる。どちらも炉全体の直径や建物の幅ではない。

「不明」は、比較対象の計画段階に対応する公表値を、確認した一次資料で特定できない項目を指す。炉心、装置全体、敷地は別の尺度であり、そのまま大小を順位付けできない。

Q-DEMOの最大約100haは設計上の仮定、FASTの原則60ha以上は候補地の公募条件で、取得済みの敷地面積ではない。KANATAの約10m〜は、公式ページが1年以上の運転を掲げる構想の寸法であり、上の24時間・正味約10MWという発電実証条件と同じ設計版かは確認できない。

LINEAの2025年の政府提出資料には「全長30mで100MW級」の商用炉構想もある。ただし、今回の数MW級の発電実証装置とは段階が違うため、30mを上表の実証機寸法には使っていない。

数値の出典はQST概念設計概要の表1とGIOの4事業概要。10秒、24時間、1Hzという目標は、各計画が異なる課題を切り出していることを示す。発電実証の評価でも、数字の高低だけでは捉えきれないものがある。

五つの計画に共通する難しさは、一つの性能を示した先にも、発電所としてそろえるべき技術が残ることだ。2026年11月9日の文科省タスクフォース参考資料が紹介する、4月8日の社会実装タスクフォース決定は、2030年代の発電実証に二つの役割を求めている。市場性を見込めるシステムの技術的成立性を示すことと、商用発電プラントに必要な技術全体の基本的知見を、体系的に得ることだ。

ここでは、MWや運転時間の大きさだけを競わせない。商用化につながる目標と工程に、科学的・工学的な根拠があるかを問う。その先の「商用化前発電実証」は、経済的に成立することを前提に、事業として成り立つシステムを技術的に示す段階だ。電気を一度取り出すことと、電気を売る事業を築くことの間には、なお検証すべき工程がある。社会実装に向けた取組の在り方、7〜8ページ

支援方針は複数の発電システムを並行して育て、数年後に、早期実証へ向け重点的に支援するシステムを評価して決めるとしている。他の有望な方式の研究開発支援も続ける。選択肢を保ちながら、研究開発の成果を次の判断へつなぐ構成だ。いま掲げられた数字を、試験と運転のデータに変えていく数年間が、次の判断材料になる。同資料、5〜6ページ

Q-DEMOで産業界が関わった製作性の検討も、FASTの熱循環も、EX-Fusionが目指す燃料供給と照射の反復も、発電所へ向けて研究と製造をつなぐ仕事だ。異なる方式が並ぶことは、企業にとって参加の入口が一つではないことでもある。

ただし、優れた部品が集まれば、そのまま発電所ができるわけではない。別々に試験した機器をつなぎ、それぞれに求められる温度や負荷に耐えながら、必要な時間、システム全体を働かせる。保守で止めた後に、再び動かす。部品の性能とプラントの性能の間を埋める仕事は、出力表の一列には収まらない。

五つの計画が並んでも、国内五基の建設が決まったわけではない。Q-DEMOの設計拠点やHARUKAの建設地を、将来の発電所所在地に置き換えることもできない。資金、立地、安全確保、調達を具体化し、装置をつくって運転データを得るところまで進めるか。いまの計画には、その力が問われている。

10秒の発電にも、24時間の運転にも、1秒ごとの反復にも、図面を機器に変え、機器をつなぎ、動かし続ける人が要る。六ヶ所の共同設計から、新興企業とメーカーの開発現場まで、その担い手は既に計画の中にいる。図面の中の数字を、動く発電所に変える。五つの計画は、日本に蓄積された研究と製造の力を、実際に電気を生み出す力として試そうとしている。