第II部 原子力研究開発利用の動向
第5章 核融合及び原子力船の研究開発

1 核融合

 核融合エネルギーは,その主体となる燃料を海水から取得することができ,これが実用化された場合には,豊富なエネルギーの供給を可能とするものである。
 このため,核融合エネルギーは,人類の未来を担う有力なエネルギー源の一つとして役立つものと広く期待されており,特に,資源,エネルギーに乏しい我が国としては,その研究開発を推進する必要がある。
 核融合の研究開発については,昭和50年7月に原子力委員会が策定した「第二段階核融合研究開発基本計画」に基づいて推進されている。
 この基本計画では,核融合動力炉実現の前提となる臨界プラズマ条件の達成に重点を置き,トカマク型の「臨界プラズマ試験装置(JT-60)」(プラズマ温度数千万度から1億度程度,プラズマ密度と閉じ込め時間の積2~6×1013sec/cm3を目標)を開発することを中心として,非円形断面トーラス磁場装置の研究開発,高ベータプラズマに関する研究開発,プラズマの診断技術に関する技術等の核融合炉心プラズマ技術に関する研究開発を進め,併せて,核融合炉心技術及び核融合炉工学技術等の研究開発を推進することとしている。これらの研究開発は,日本原子力研究所を中心として,電子技術総合研究所,金属材料技術研究所,理化学研究所等において実施されている。
 以上の他,大学関係においては,①核燃焼を指向した研究の推進②トカマクに代わる方式に関する研究の推進③炉材料等広範な関連分野における研究の推進,の三つの推進方策に沿って,名古屋大学(核反応プラズマ発生準備研究),京都大学(ヘリオトロンE計画),大阪大学(レーザー核融合計画),筑波大学(複合ミラー計画)等において,プラズマ物理及び関連分野の研究が幅広く実施されている。
 核融合の研究開発を大学とも緊密な連携を保ちつつ総合的かつ効果的に推進するため,昭和50年11月,原子力委員会の下に関係各分野の専門家による「核融合会議」が設置された。核融合会議においては,大学その他関係方面の連携協力の促進を図るとともに,研究開発方策の検討,作成等を行っていたが,昭和56年9月,臨界プラズマ条件達成後の研究開発の進め方について報告書をとりまとめた。

(1)研究開発

i 炉心技術
 近年,トカマク型核融合の炉心技術に関する研究の進展には著しいものがあり,ダイバータ効果,中性粒子入射加熱による高ベータプラズマ,高周波加熱,低安定係数放電,高周波によるプラズマ電流の励起・維持などの成果,さらに,ダブレット―III装置(米国)を用いて行った大電流高密度D形プラズマの形成等好結果が得られている。
 トカマク方式の核融合の当面の主目標は,臨界プラズマ条件の達成であり,現在,日本原子力研究所において,臨界プラズマ条件の達成を主目標とするJT-60の建設が,昭和59年度の完成を目途に進められている。JT-60は,プラズマ比例則の確認の他,不純物制御,長時間パルスの達成等を目標としている。
 一方,トカマク方式以外の磁場閉込め方式についても,トーラス系及びオープン系の核融合装置により新しい展開が見られている。
 さらに,慣性核融合については,IKJレーザーを用いた基礎実験を終了し,次段階の爆縮実験を目指して10KJクラスのレーザーの建設が進められている。例えば,京都大学のヘリオトロンE装置による無電流プラズマの安定な閉じ込めや筑波大学のタンデムミラーによる静電ポテンシャルの形成等は,今後の研究推進において特記される成果である。
 また,荷電粒子ビームを用いた慣性核融合についても,基礎的研究が進められている。

ii 炉工学技術
 超電導磁石技術に関しては,トロイダルコイルの試験に用いるクラスター試験装置が完成し試験が開始されるとともに,国際協力による大型試験用のコイルが製作されるなど,世界に伍して開発が進められている。プラズマ加熱技術については,JT-60用の長時間パルスの中性粒子入射加熱技術は世界的水準にあり,高周波加熱技術についても著しい成果を挙げている。炉構造材料については,材料の開発研究は世界的水準にあるものの,照射下における研究は立遅れている。トリチウムについては,我が国には技術蓄積が少ないので,組織的な研究を進めようとしているところである。炉設計技術については,我が国の水準は高く,国際原子力機関(IAEA)で行われた国際トカマク炉(INTOR)の設計に当たってワークショップの主導的役割を果たしている。その他,大型構造物の製作技術,電源技術,計測制御技術などについては,従来の核分裂炉技術,重電技術の蓄積に加え,JT-60の建設に当たっての開発研究の成果が付加されつつあるが,なお遠隔保守技術,ブランケット総合技術など今後開発すべき課題も多い。

(2)国際協力
 現在我が国が進めている国際協力としては,日米,日ン等の二国間協力と国際原子力機関(IAEA)及び国際エネルギー機関(IEA)における多国間協力がある。
 日米協力については,昭和54年5月に締結された日米エネルギー等研究開発協力協定において核融合が協力の重点分野とされ,ダブレット―III(非円形トーラスプラズマ試験装置)を用いた共同研究,交流計画,プラズマ物理の共同研究及び共同計画について協力が行われることとなった。昭和54年8月には,日米核融合調整委員会が設置されるとともに,ダブレット―IIIを用いた共同研究が開始された。具体的な計画については,昭和54年11月,昭和55年4月及び昭和56年4月に開催された日米核融合調整委員会において協議され,現在,ダブレット―IIIを用いた共同研究,研究者の相互派遣,ワークショップの開催等が積極的に実施されている。
 また,日ソ協力については,情報交換を主とする協力が進められている。
 IAEAにおける協力については,プラズマ物理及び制御核融合研究国際会議,大型トカマク会合,原子分子データ情報交換等の情報交換及び国際トカマク炉(INTOR)の共同設計を主とする協力に積極的に参加している。
 さらに,IEAにおける協力については,大型実験装置計画,超電導磁石計画,プラズマ壁面相互作用計画及び核融合材料照射損傷計画の協力に積極的に参加している。


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