核融合発電の最新技術動向と実用化への課題

第1部 磁場閉じ込め方式による核融合と求められる工学技術

(2023年11月21日 10:00〜12:00)

　「核融合」は太陽をはじめとする星々を恒久的に輝かせているエネルギー源です。これを地上で実現できれば「人工太陽」としてエネルギー問題を解決する切り札となるのみならず、地球温暖化を抑制する究極の対策となります。2040年代に最初の商業発電を実現するため、現在、国家プロジェクトを中心とした原型炉設計が進むとともに、民間スタートアップ企業が多数立ち上がり、小型小出力核融合の早期実現を目指した新しい展開が始まっています。 　本講演では、特に磁場閉じ込め方式の核融合炉を対象として、その主要コンポーネントの工学技術について、現状と将来展望をわかりやすく説明します。

1. エネルギー問題・環境問題
   1. 地球環境問題
   2. エネルギー問題
2. 核融合反応とプラズマの閉じ込め
   1. 地上における核融合反応
   2. プラズマを閉じ込める二つの方法
   3. 磁場閉じ込め核融合の原理
   4. トカマク、ヘリカル、先進方式
3. 世界の磁場閉じ込め核融合実験装置
   1. 世界の核融合実験装置
   2. ITER計画
   3. 幅広いアプローチ活動 (ITER/BA)
   4. 大型ヘリカル装置LHD
4. 核融合炉設計
   1. トカマク型原型 (DEMO) 炉設計
   2. ヘリカル型核融合炉設計
5. 核融合炉工学の現状と課題
   1. 核融合炉の主要コンポーネント
   2. 超伝導マグネット
   3. ブランケット
   4. ダイバータ
   5. 核融合炉材料
   6. トリチウム処理技術
   7. 発電と安全性
6. 核融合スタートアップと世界の核融合開発戦略
   1. 核融合スタートアップの興隆
   2. 各スタートアップの方式
   3. 各国の核融合開発戦略
• 質疑応答

第2部 レーザー核融合の原理・プロセス・装置技術

(2023年11月21日 13:00〜15:00)

　レーザー核融合においては、2022年12月の米国での実験により、投入されたレーザーエネルギーを上回る核融合出力が得られるというマイルストーンを達成し、更に進化を続けている。そしてレーザー核融合によるエネルギーの取り出し、すなわち発電への応用に関する開発研究の機運が高まり、スタートアップ企業を含めた産業がその実用化に動きつつある。 　このような環境をふまえ、本セミナーでは、将来のエネルギー源としての核融合の実用化に向けて、その背景からレーザー核融合の基本的な原理、そしてレーザー核融合発電における要素技術やエネルギー利用に向けた技術開発の現状から実用化への道筋を解説する。

1. レーザー核融合の原理と仕組み・研究開発動向
   1. 核融合の方式
      1. 磁場閉じ込め核融合と慣性 (レーザー) 閉じ込め核融合
      2. 核融合点火条件
      3. 各方式の研究開発状況
   2. レーザー核融合の点火方式
      1. 直接照射と間接照射
      2. 中心点火と高速点火
      3. 各方式の研究開発状況
2. レーザー核融合炉・核融合発電
   1. 核融合炉
      1. 核融合炉の概要
      2. レーザー核融合炉の特徴
      3. 核融合方式による核融合炉設計例
   2. レーザー核融合炉の構成要素
      1. レーザー核融合炉の概要
      2. 高繰り返しレーザー
      3. 燃料ターゲット
      4. 炉心プラズマ
   3. レーザー核融合炉によるエネルギー生成
      1. レーザー核融合発電
      2. 水素製造
• 質疑応答

第3部 コンパクト核融合発電のイノベーション技術と応用

(2023年11月21日 15:15〜17:15)

　世界的潮流である脱炭素化社会の構築に向けて、エネルギー政策が大きく変化して来ている。このエネルギーと脱炭素問題を同時に解決するイノベーションが核融合 (フュージョン) 発電である。海外での核融合への民間投資の機運が高まる中、国内では2023年4月、高市早苗大臣は国家戦略としてフュージョン発電の実用化を加速するため、スタートアップの研究開発を支援し、その産業化を推し進める方針を発表した。「夢のエネルギー」である核融合発電への数千億円単位の巨額な投資資金をベースに世界の多くの核融合ベンチャー企業が約20年以内の実用炉の早期実現に挑戦している。この研究開発で創出されるフュージョン・イノベーションのスピンオフとして、宇宙開発、常温超電導、電動化技術および材料創成などの他分野への展開応用が期待されている。 　本講演では、世界で40社以上に増えつつある核融合ベンチャー企業のイノベーション技術と開発状況について分かり易く紹介する。

1. 核融合ベンチャーへの過熱する投資と支援
   1. 今なぜ核融合発電が注目されているのか?
   2. 核融合ベンチャーへの巨額の民間投資と波及効果
   3. 核融合ベンチャー支援の活動状況
2. コンパクトで経済的な核融合炉に向けた革新的アプローチ
   1. 核融合発電の実用化への技術課題とは何か?
   2. 中心構造物のないコンパクトなプラズマ閉じ込め方式の利点
   3. 磁化ターゲット核融合の新しいアプローチ
   4. 常温超電導強磁場コイルによる核融合炉のコンパクト化
   5. 中性子フリーの魅力的な核融合反応の利用と新エネルギー回収法
3. 核融合ベンチャーのイノベーション技術
   1. 常温超電導コイルによる小型球状トカマクの強磁場化技術
      • Commonwealth Fusion Systems (米国)
      • Tokamak Energy (英国)
   2. 中性粒子ビーム入射でFRC (磁場反転配位プラズマ) の加熱と定常化技術
      • Tri Alpha Energy Technologies (米国)
   3. 高ベータFRCの加速、衝突合体と急速磁気圧縮による高密度高温化技術
      • Helion Energy (米国)
   4. 磁化プラズマガンを用いたコンパクトトーラス型プラズマの衝突合体圧縮技術
      • General Fusion (カナダ)
   5. シアフロー安定化Zピンチの超高密度・高温プラズマ生成技術
      • Zap Energy (米国)
   6. 液体金属によるエネルギー回収と燃料増殖の新しい炉工学技術
      • General Fusion (カナダ)
      • Zap Energy (米国)
      • First Light Fusion社 (英国)
4. まとめと今後の課題
• 質疑応答