核融合とは？「地上に太陽を作る」を予備知識ゼロから

「地上に太陽を作る」——SFのような話が、いま世界中で本気で進められています。それが核融合。まずは全体像をやさしくつかみましょう。

太陽が光る原理を地上で

太陽は、水素の原子核どうしがくっついて（融合して）莫大なエネルギーを出し、光り輝いています。この核融合を地上の装置で再現し、電気を作ろうというのが核融合発電です。

まずは反応を体験

核融合には1億度という超高温が必要です。加熱してみましょう。

5つの要素でできている

いつ実現するの？

研究段階から、いよいよ商用化をめざす段階へ。国家プロジェクトのITERに加え、スタートアップが2030年代の発電をめざしています。ただし、まだ乗り越える壁も多く残っています。

よくある質問

Q. 核融合とは何ですか？

核融合とは、軽い原子核どうしがくっついてより重い原子核になる際に莫大なエネルギーを放出する反応です。太陽が輝いているのもこの核融合によるもので、地上でこれを再現し発電しようとする試みが核融合発電です。

Q. 核融合と核分裂（原発）の違いは何ですか？

核分裂は重い原子核を割ってエネルギーを取り出す反応で、現在の原子力発電所の方式です。核融合はその逆で、軽い原子核をくっつける反応です。核融合は核分裂に比べて暴走事故が原理的に起きにくく、高レベル放射性廃棄物も少ないという利点があります。

Q. なぜ核融合には1億℃もの高温が必要なのですか？

原子核同士はプラスの電気を帯びていて反発し合うため（クーロン障壁）、これを超えて融合させるには太陽の中心よりもさらに高い1億℃以上の超高温が必要になります。

Q. 核融合はいつ実現しますか？

国家プロジェクトのITERに加え、複数の民間スタートアップが2030年代の発電開始を目指しています。ただし超高温プラズマの安定した閉じ込めなど、乗り越えるべき技術的課題もまだ残っています。

もう少し詳しく（背景）

核融合は、軽い原子核どうしがくっついて、より重い原子核になるときに莫大なエネルギーを出す反応です。太陽が輝いているのも、この核融合のおかげ¹。よく混同される核分裂（重い原子を割る、今の原発の方式）とは逆の反応で、核融合のほうが同じ量の燃料からずっと多くのエネルギーを取り出せ、しかも暴走事故が起きにくく、高レベル放射性廃棄物も格段に少ないという利点があります。燃料も、重水素は海水から取れてほぼ無尽蔵。まさに"夢のエネルギー"です²。ではなぜまだ実用化していないのか——それは、原子核どうしを融合させるのに、太陽の中心よりさらに高い1億℃以上という途方もない超高温が必要だから³。この超高温のプラズマを、容器に触れさせずに閉じ込め、安定して反応を続けさせるのが、20世紀半ばから続く大きな挑戦なのです。近年は技術の進歩と民間投資で、「いつか」だった核融合が「いつまでに」という現実的な目標に変わりつつあります。

つぎに読むなら

• 核融合と核分裂のちがい
• プラズマってなに？
• なぜこんなに難しいの？
• 全体地図

Footnotes

1. 太陽など恒星は自らの重力で水素を圧縮し、核融合で輝く。地上ではその重力が使えないため、代わりに超高温にして反応を起こす。 ↩

2. 核融合は燃料が豊富（重水素は海水由来）で、暴走事故が原理的に起きにくく、高レベル廃棄物も核分裂より少ない。安全性と資源の面で大きな利点を持つ。 ↩

3. 正電荷どうしの反発（クーロン障壁）を超えて核を融合させるには1億℃以上が必要。この超高温プラズマを容器に触れず保持することが最大の技術課題。 ↩