ゆるふわ核融合・エネルギー
トカマク型核融合炉とは、ドーナツ型の容器の中に磁場で「見えない容器」を作り、1億℃のプラズマを壁に触れさせずに閉じ込める装置です。 磁力線をらせん状にひねって、プラズマが外へ逃げるのを防ぐのが仕組みの要点です。核融合の閉じ込め方式でいちばん研究が進んでいて、ITERやJT-60SAもこの方式を採用しています。
1億度を「壁に触れさせない」
1億度のプラズマは、どんな容器の壁に触れても一瞬で冷めてしまう（＆壁も傷む）。そこで磁石の力でプラズマを宙に浮かせ、壁に触れさせずに閉じ込めます。
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プラズマを構成する粒子は電気を帯びているので、磁場に沿って動く性質があります。これを利用し、ドーナツ型の磁場でプラズマを「見えない容器」に閉じ込めるのです。
なぜドーナツ型？
まっすぐな筒だと、プラズマが端から逃げてしまいます。輪っか（トーラス）にすると端が無くなり、プラズマがぐるぐる回り続けられます。これがドーナツ型の理由です。
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トカマクは、核融合炉の設計として最も研究が進み、実績のある方式です。ドーナツ（トーラス）型の容器の中に、磁場で"見えない容器"を作り、1億℃のプラズマを壁に触れさせずに閉じ込めます1。ドーナツ型なのには理由があります。まっすぐな筒だと、プラズマが両端から漏れてしまう。だから輪っかにして端をなくし、プラズマがぐるぐる回り続けるようにするのです。
ただ、単純な輪の磁場ではプラズマが外側へ膨らんで逃げてしまうため、トカマクは磁場をらせん状にひねる巧妙な工夫をしています——これがトカマクの心臓部です2。この方式は旧ソ連で考案され、今やITERをはじめ世界の主力になっています。競合方式として、外部コイルだけで最初からひねった磁場を作る「ステラレータ」もあり、こちらは制御が安定する利点があります。
トカマクの課題は、プラズマ電流を流し続ける必要があることや、プラズマの不安定性をどう抑えるか。長年の研究の蓄積を武器に、今まさに「発電できる炉」への最終段階に挑んでいます。
よくある質問
Q. トカマク型核融合炉はなぜドーナツ型なのですか？
A. まっすぐな筒だとプラズマが両端から逃げてしまうためです。輪っか（トーラス）にすると端がなくなり、プラズマが回り続けられます。
Q. トカマクは磁場をどうやってひねっているのですか？
A. プラズマの中に電流を流し、その電流が作る磁場で磁力線をらせん状にひねっています。単純な輪の磁場だけではプラズマが外側へ逃げてしまうためです。
Q. トカマクとステラレータ（ヘリカル）の違いは何ですか？
A. 磁場のひねりの作り方が違います。トカマクはプラズマ電流でひねり、ステラレータは外部のコイルだけで最初からひねった磁場を作ります。ステラレータは制御が安定する利点があり、トカマクは研究の蓄積と実績が最も多い方式です。