フュージョンエネルギー発電の実証プロジェクト「FAST」がスタート

京都フュージョニアリングは11月12日、同社がプロジェクトリーダーとして参画する、国内外の研究者や国内産業パートナーなどと共同で進めるフュージョン(核融合)エネルギー発電実証プロジェクト「FAST」(Fusion by Advanced Superconducting Tokamak)が始動したことを発表した。

トカマク設計に基づくプラズマ閉じ込め、エネルギー変換(発電)、D-T燃料サイクルの統合サブシステムを含むFASTの核融合システムの概要(出所:出所:FASTプロジェクトWebサイト)

2030年代の核融合エネルギー発電システム実証を目指す

日本政府は近年「フュージョンエネルギー・イノベーション戦略」を掲げており、産業化に向けた開発計画の大幅な前倒しと、世界に先駆けた2030年代の発電実証の達成を目指している。FASTは、その達成のための民間主導プロジェクトであり、日本を中心としたチーム体制を構築し、フュージョンエネルギー発電技術を実証するための装置の建設を目指すとする。

フュージョンエネルギーはこれまで、短時間のプラズマ性能検証に成功してはいるものの、発生エネルギーの外部出力としての利用、燃料を増殖させるシステム、それらを統合したエネルギー技術の確立にはまだ多くの課題が残されていて、それらに対する個別技術の開発は進められているが、実際の燃焼プラズマ装置、特に核融合反応で生成された中性子を用いた実証事例はなく、そうした個別技術を統合し、安全なエネルギーシステムを構築して社会実装するまでの道のりはまだ半ばだという。

FASTは、それらの技術課題の解決と技術ギャップを埋めることを目的に、原型炉を含む世界で目指されているさまざまな商業炉に向けて、技術開発の場を新たに提供するものとのこと。日本がこれまで培ってきたフュージョンエネルギー研究とものづくり技術を基盤に、安全でクリーンな次世代エネルギー産業の確立、サプライチェーンの構築に向け、最速で必要不可欠、かつ効率的に技術的課題を解決し、世界のフュージョンエネルギー開発に大きく貢献することを目指すとしている。

具体的には、燃焼プラズマとエネルギー変換、燃料システムを一体化したフュージョンエネルギー発電技術システムの実証が目指される(実現すれば世界初)。コンパクトな装置サイズかつ比較的効率的なコストながら、工学的進展に寄与するエネルギー出力と持続時間で核融合燃焼プラズマを維持・制御するとしており、また発生エネルギーを高温で安全に取り出し、電力などに変換する技術も実証される計画だ。加えて、燃料の三重水素(T)をシステム内で生成・利用する燃料サイクルを実証し、運転保守や廃棄物処理を含めて持続可能な産業システムとしての技術体系を構築するという。

そして融合炉の要となるプラズマの閉じ込め方式には、最も研究開発が進んでいる「トカマク方式」が採用される予定で、中でもコスト効率が高く、短い建設期間が期待できる「低アスペクト比トカマク配位」が選択されるとしている。目標は、D(重水素)-T核融合反応で5万～10万kWの出力、1000秒の放電時間だ。マグネットには高温超伝導コイルが採用され、高温ブランケットを介して発電だけでなく熱や中性子の多目的利用技術を試験し、プロジェクト期間中で合計1000時間のフルパワー運転が計画されている。