ITER

ITER（国際熱核融合実験炉）は、核融合発電の実現可能性を実証する世界最大の国際科学プロジェクトです。フランス南部カダラッシュに建設中で、35カ国以上が参加しています。

歴史と国際協力

1985年のジュネーブ・サミットでレーガン米大統領とゴルバチョフ・ソ連書記長が核融合研究の国際協力に合意したことが起源です。1988年から概念設計が始まり、当初は EU、日本、ソ連、アメリカの4極で進められました。

2001年にコスト削減のため設計が縮小され、核融合出力は1500 MW から500 MW に変更されましたが、Q = 10の目標は維持されました。2006年にITER協定が署名され、現在は EU、日本、アメリカ、ロシア、中国、韓国、インドの7極が参加しています。

主要目標

ITER の核心的目標は Q = 10（核融合利得）の達成です。50 MW の加熱パワーから500 MW の核融合出力を得ることで、核融合が正味のエネルギー源として機能することを実証します。また、アルファ粒子による自己加熱が支配的な「燃焼プラズマ」を初めて実現し、400-600秒の誘導運転、最大3600秒の非誘導運転を目指します。

主要パラメータ

プラズマ大半径6.2 m、プラズマ小半径2.0 m、プラズマ電流15 MA、軸上磁場5.3 T、プラズマ体積840 m3。総重量は約23,000トンに達します。

主要コンポーネント

超伝導マグネットシステムは総蓄積エネルギー51 GJ で、トロイダル磁場コイル18基（Nb3Sn、最大11.8 T）、ポロイダル磁場コイル6基（NbTi）、中心ソレノイド6モジュールで構成されます。真空容器は二重壁構造のステンレス鋼製で9セクターに分割。ブランケットはベリリウム第一壁を持つ440モジュール、ダイバータはタングステン製で54カセットです。

加熱システムは、中性粒子ビーム入射（33 MW、1 MeV）、イオンサイクロトロン加熱（20 MW）、電子サイクロトロン加熱（20-27 MW）の3種類で合計73 MW です。

建設状況と課題

2010年に起工し、2020年に機械組立を開始。当初2020年を目指したファーストプラズマは、真空容器の品質問題やCOVID-19の影響で2035年に延期されました。D-T運転開始は2039年の予定です。総コストは当初の約50億ユーロから200億ユーロ以上に増加。EU が45%、他の6極が各9%を負担しています。

各極の分担

EU は建屋全体と真空容器を担当。日本は中性粒子ビーム装置とトロイダル磁場コイル9基を製造。アメリカは中心ソレノイド、中国はクライオスタットを担当しています。

安全特性

プラズマ中のトリチウムは約1 g のみで、連鎖反応がなく暴走不可能です。加熱停止でプラズマは自然消滅し、長寿命高レベル廃棄物を生成しません。真空容器、クライオスタット、建屋の多重バリアで放射性物質を閉じ込めます。

意義と展望

ITER は燃焼プラズマ物理の解明、大型超伝導マグネット技術、遠隔保守技術、トリチウム技術を実用規模で実証します。その成果は原型炉 DEMO の設計に不可欠であり、21世紀後半の商用核融合発電への道を開くことが期待されています。