１．核融合
核融合エネルギーの利用は,これが実用化された場合には極めて豊富なエネルギーの供給を可能とするものであり,人類の未来を担う有力なエネルギー源として役立つものと広く期待されている。特に,エネルギー資源に乏しい我が国としては,その研究開発の意義は大きい。
核融合の研究開発は,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」(1975年7月)及び「原子力開発利用長期計画」(1987年6月)に基づいて推進されている。
上記の基本計画及び長期計画では,トカマク型の「臨界プラズマ試験装置(JT-60)」を開発し,臨界プラズマ条件を達成し,その後は2000年前後に自己点火条件及び長時間燃焼の達成を目ざして次期大型装置の研究開発と,これに関する炉心技術及び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,大学共同利用機関として,核融合科学研究所が創立(1989年5月29日)され,大型ヘリカル装置の試作開発が進められているほか,京都大学(ヘリオトロン),大阪大学(レーザー核融合),筑波大学(複合ミラー)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。
一方,これら高温プラズマによる核融合に対し,室温で核融合反応を起こす研究が最近注目を浴びてきている。電気分解や加圧により水素吸蔵金属に吸蔵された重水素によって核融合反応が起こるという低温核融合である。低温核融合は,1989年3月に米国で発表されて以来,実験装置が極めて簡単であるという特徴から,世界中で追試が行われているが,核融合反応が起こっているという確証を得るまでに至ってはいない。エネルギー源としての可能性はほとんどないとの見方が大勢を占めているが,未知の現象であるという点で科学的関心が集まり,現象の解明が期待されている。
（１）研究開発
イ）炉心技術
トカマク方式については,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的とするJT-60の本体装置が1985年4月に完成し,1987年9月に,プラズマ電流320万アンペア,平均プラズマ密度130兆個/cm3,中心プラズマ温度4,300万度,閉じ込め時間0.4秒を達成した。これらの水素放電のデータは重水素換算において,原子力委員会の定めた臨界プラズマ条件目標領域に到達したものである。この後,次期大型装置の炉心プラズマに関する研究開発に資するために臨界プラズマ試験装置JT-60の高性能化計画に着手し,1988年6月からは下側ダイバータ実験,ペレット入射などを含む高性能化実験(I)を開始した。また,1988年12月からは大電流実験,重水素実験を行う高性能化実験(II)に向けた装置の改造に着手した。
一方,中型装置によるトカマクの高性能化の研究も精力的に推進されている。日米協力により,米国のダブレット-III(非円形トカマク試験装置)を用いて8%の高ベータ値の達成(1989年3月)等,好結果が得られている。また,ダイバータ効果,高周波によるプラズマ電流の励起維持等の研究をさらに進めるため,中間ベータ値トーラス装置(JFT-2)を高性能トカマク開発試験装置(JFT-2M)に改造して,非円形プラズマによる高効率閉じ込めに関する実験を実施している。
さらに,九州大学の超電導強磁場トカマクTRIAM-IMにおいては,トカマク方式による核融合炉の定常運転に関する研究を継続して行っている。
トカマク方式以外の磁場閉込め方式についても,新しい展開が見られている。ヘリカル方式については,京都大学のヘリオトロンE装置において,無電流高温プラズマの安定な閉じ込め・加熱に関する研究を行っている。
ミラー方式については,筑波大学のタンデムミラー装置「ガンマ10」において,サーマルバリア付電位閉じ込めの研究を行っている。ピンチ方式については,電子技術総合研究所の逆磁場ピンチ装置(TPE-1RM)及び圧縮加熱型装置(TPE-2)により高ベータプラズマに関する研究等が行なわれた。
さらに,慣性核融合については,大阪大学の20キロジュールガラスレーザー「激光12号」において,順調に実験が実施されている。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。
ロ）炉工学技術
超電導磁石に関しては,国際協力による大型コイル試験において,他国に先がけて完成したコイル(LCTコイル)を用いた試験を1987年8月に成功のうちに完了した。また,ニオブ・スズ化合物(Nb3Sn)を用いた高磁界コイルにより,20メガジュールのパルス・ポロイダルコイルの開発を続け,日米協力の1つとして原研で試験を行うこととした。
プラズマ加熱技術は世界的に最先端の水準にあり,JT-60用の10秒間という長時間パルスの中性粒子入射加熱技術を確立し,高周波加熱技術についても世界最高性能(1メガワット,10秒)のクライストロンの開発に成功する等顕著な成果を挙げている。また,将来に向けたより効率的な加熱方法である負イオン源に関する研究も順調に進展し,22mA/cm2という世界トップクラスの負イオン電流密度が得られた(1989年11月)。
炉構造材料については,材料の研究開発は世界的な水準にあるものの,中性子照射下における研究は立ち遅れていた。このため,米国のHFIR(High Flux Isotope Reactor)及びORR(OakRidge Research Reactor)を利用した照射実験を行う等,国際協力による研究を進めている。また,1987年度からは,米国のFFTF(Fast Flux Test Facility)を利用した照射実験も開始している。一方,耐熱機器の研究を進めるために1988年度に最大出力400kWの電子ビーム高熱負荷試験装置(JEBIS)を建設した。今後は,本装置を用いて,プラズマ対向機器の熱試験を行う予定。
トリチウムの取扱い技術については,我が国には技術蓄積が少ないので,組織的な研究を進めているところであり,1987年度から米国ロスアラモス研究所のトリチウム技術試験施設(TSTA)における日米研究協力を開始している。
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1978年から約10年間にわたって行われた国際トカマク炉(INTOR)の共同設計に当たってワークショップの主導的役割を果たした。
また,1988年度から開始した国際熱核融合実験炉(ITER)共同概念設計活動においても,実質的な中心である運営委員会の議長を我が国代表がつとめている。
その他,大型構造物の製作技術,電源技術,計測制御技術等につい)ては,従来の核分裂炉の技術等の蓄積に加え,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等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,日米等の二国間協力と国際原子力機関(IAEA)及び経済協力開発機構国際エネルギー機関(OECD/IEA)における多国間協力がある。
日米協力については,1979年5月に締結された日米エネルギー研究開発協力協定において核融合が協力の重点分野のひとつとされ,ダブレット―III(非円形トカマク試験装置)を用いた研究を始めとする共同研究,情報交換及び研究者の相互派遣等を行う交流計画,プラズマ物理の共同研究並びにダブレット―IIIに続く新しい共同研究が4分野において協力が行われている。
なお,ダブレット―III研究協力計画については,前述のように平均ベータ値8%という世界記録をつくるなど大きな成果をあげたが,この装置をさらに活用して,ビームによる電流駆動,電子サイクロトロン波(ECH)加熱の研究を行うため,1988年5月に2回目の協定延長を行い,協力期間を1992年8月までとした。
また,日・EC間ではこれまで実施研究機関間ベースで研究者の人員交流を進めてきたが,1989年2月に政府間レベルの日・EC核融合協力協定が署名され,原研-カダラッシュ研(仏)との加熱装置に関する共同実験等,本格的研究協力が開始された。
IAEAにおける協力については,プラズマ物理及び制御熱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に関する協力に積極的に参加している。
また,新たに1985年の米ソ首脳会議において,提案された国際熱核融合実験炉(ITER)概念設計に関する共同活動が,IAEAの下で日,米,EC,ソの4極により,1988年4月より開始された。
本共同活動は,3ケ年間,毎年各国より約10名ずつの設計者が西独のマックス・プランク・プラズマ物理研究所に結集し,ITER運営委員会(議長・苫米地日本原子力研究所特別研究員)による設計とりまとめとITER科学技術諮問委員会の科学技術的助言及びITER評議会の全体の統括により,1990年12月まで実施される予定。なお,設計活動はそれぞれ自国における30名の設計チーム,及び1000万ドル規模/年の研究開発により支援される。
1988年7月に必要な研究開発項目が決められ,1988年11月にITERの装置の基本仕様が決定され(定義段階),その後,設計作業が(設計段階)が開始された。
さらに,OECD/IEAにおける協力については,三大トカマク協力,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研究開発計画の協力に積極的に参加している。
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