カザフスタン国立原子力センター（NNC）

カザフスタン国立原子力センター（NNC）は、1992年5月15日の大統領令に基づいて設立された研究機関である。旧セミパラチンスク核実験場に関連する科学技術基盤を引き継ぎ、原子力の平和利用、放射線安全や実験場の影響に関する研究を担ってきた。核融合分野で特に重要なのが、クルチャトフ市の材料研究用トカマクKTMである。ロシアのクルチャトフ研究所とは別の国・組織なので混同しない。

KTMは、発電量を競う装置ではなく、プラズマに面する材料を試験するための実験基盤として理解すると役割が明確になる。プラズマを閉じ込める磁場があっても、周辺へ逃げる粒子と熱はなくならない。熱の出口となるダイバータや炉内壁が損傷すれば、長時間運転や保守間隔を制約する。NNCはこの材料・熱排出の側から核融合研究を支えている。

NNCが示すKTMの主要寸法は大半径0.9m、小半径0.45mで、アスペクト比は2である。装置の機能説明では、ダイバータ板を迅速に交換し、表面に対するプラズマの入射角や磁場配置を変えられることを重視している。異なる材料を同じ実験基盤で比較できれば、表面の侵食、再堆積、熱伝導や損傷の違いを調べやすい。

公式施設表にあるダイバータ熱負荷2〜20MW/m²は、単位面積に流れ込む熱の強さを表す設計上の範囲である。発電出力2〜20MWという意味でも、すべての条件でこの負荷を達成した記録でもない。同様に補助加熱8MWという設備パラメータは、炉全体の電力収支や核融合利得を示さない。材料試験装置では、総出力だけでなく、熱が集中する面積、入射条件、時間と繰り返し回数を合わせて読む必要がある。

NNCの2024〜2026年研究プログラムでは、2024年の成果として伸長度約1.7の安定したダイバータ配位を報告している。また、トムソン散乱による電子温度・密度計測の概念設計、ガス供給制御の試験、タングステンへのプラズマ照射や鋼材の組織研究を挙げている。トムソン散乱は、レーザー光が電子によって散乱される性質を用いる診断であり、材料へ与えた負荷とプラズマ条件を対応させるために重要となる。

液体リチウムを毛細管構造で保持するダイバータ部品も研究対象である。モリブデンの網状構造などに液体金属を保持し、プラズマに面する表面として使う考え方だ。ただし、部品の設計や試験計画を、実用炉で長期間利用できることの証明と扱ってはならない。液体の保持、蒸発や不純物の流入、熱の取り出しを同時に検証する必要がある。

2026年に向けたプログラムには高周波加熱を用いる実験、計測系の整備、燃料供給や液体リチウム部品の試験が含まれる。これらは計画として示された内容で、年が到来しただけで完了とは判断できない。

KTMで得るプラズマと材料の相互作用の知識は、ITERや将来炉の材料選択・設計条件を考えるうえで有用である。一方、プラズマの熱や粒子による表面損傷と、核融合中性子が材料内部へ与える損傷は同一ではない。KTMの結果だけで、発電炉の壁の全寿命や燃料増殖能力、遠隔交換の実用性まで確認できるわけではない。NNCの価値は、こうした課題の一部を再現性ある実験へ分解し、材料・計測・制御技術の検証を進める点にある。

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