最近になってにわかに注目を集め始めた核融合発電技術だが、実用化されるのは早くても2030年半ば。やや保守的な評価では2050年かそれ以降という見方も多い。ところが、2024年にも発電を始めるというベンチャーが出てきた。
それはこれまでよく知られている大きく2つの方式、具体的には日本を含む数多くの国家が開発に参加し、フランスに建設中のITERのようなトカマク方式と、2022年11月に米国でレーザー光のエネルギーを超える核融合エネルギーが得られたレーザー核融合方式のどちらでもない、第3の方式「FRC（磁場反転配位）型プラズマ」に基づく注1）。核融合反応で中性子を出さず安全性が高く、簡素な設備で、しかも蒸気タービンを使わずに発電できる革新的な方式である。
逆向きに回る2つのプラズマが合体
このFRC型プラズマ方式では、ドーナツ形状の磁力線に閉じ込められたプラズマを2つ発生させる。これらはそれぞれ磁石の性質を備えており、リニアモーターの原理で動かせる。それらを高速で衝突させて超高温を実現し、“燃料”を核融合させる（図1）。
プラズマを発生させる部分はトカマク方式に似るが、2つの高いエネルギーを衝突させて核融合を起こさせる点は、「慣性閉じ込め方式」とも呼ばれるレーザー核融合に似ている。しかし、プラズマを高速移動させたり、2つのプラズマの磁力線には互いに逆向きの成分があり、衝突時にそれらが打ち消し合って高い温度になったりする点は類似技術がなく、この方式ならではの手法といえる。
中性子を出さない
特徴は大きく3つ。（1）トカマク方式のプラズマに比べ、ずっと弱い磁場で高い圧力のプラズマを閉じ込められる、（2）前述（1）の結果として理論上はより高温のプラズマを実現でき、核融合反応で高速中性子を出さない“燃料”を使える、（3）発電時に蒸気でタービンを回すのではなく、コイルにプラズマを通すことで電磁誘導によって発電する――の3点だ。
（1）は装置をコンパクトにできるというメリットにもつながる。（2）の高速中性子が出ない点は、この方式が実用化で既存2方式に先んじる可能性につながっている。というのも、既存の核融合方式では、核融合で放出される超高速の高速中性子で炉壁が放射化することが大きな課題になっている。この放射化に耐えられる炉壁材料の開発にメドが立っておらず、それが実用化への大きな壁の1つになっている注2）。
特に、実験炉の建設は、中性子対策に予算をそれほどかけられず、結果として、核融合の実験をなかなか進められないという悪循環になっている。現時点で、トカマク方式またはその改良版の実験炉のほとんどは、核融合を起こさない模擬燃料でプラズマの温度を高める実験をしている。ITERで、プラズマでの実験が2025年に始められる予定であるのに対し、核融合の実験開始がその10年後の2035年になっているのもこうした理由である。
一方、核融合反応で中性子が出なければ、核融合実験へのハードルが大幅に下がり、実験が進む。核融合炉の構造も非常に簡素で済むなど、利点が多い。
（3）の蒸気タービンからの“卒業”は、太陽光発電を別にすると発電技術の開発史の中でも大きな転換点になる。具体的には、発電効率が大きく高まる可能性がある。蒸気タービンはどれだけ工夫しても蒸気のエネルギーの40～60％ほどしか電力に変換できないからである。ただし、新方式での発電効率についてはまだ分からない部分が多い。
そうしたFRC型プラズマ方式の開発ベンチャーの1社が米TAE Technologiesだ。既に第5世代の実験装置を開発済みで、2～3年後には第6世代の装置「Copernicus」も稼働する見通しである（図2）。同社は、日本出身の著名なプラズマ研究者で、日本原子力研究開発機構・関西光科学研究所の元所長なども務め、現在は米University of California Irvine校、Norman Rostoker Chair professorである田島俊樹氏が最高科学責任者（CSO）で、日本との関係も深い。米Goldman Sachs、米Google、米Chevronなどの世界的な企業から資金的、あるいは技術的な協力を得ているほか、2021年9月には日本でヘリカル方式のプラズマ実験炉（LHD）を開発している核融合科学研究所（NIFS）と技術提携した。
