最先端研究を訪ねて


【核融合学】

プラズマ閉じ込め

1億度以上の超高温プラズマ閉じ込めに成功!核融合発電の最も難しい課題を解決

高橋裕己先生

 

総合研究大学院大学

物理科学研究科 核融合科学専攻/核融合科学研究所

 

大型ヘリカル装置LHDの内部 (核融合科学研究所 LHD本体室)
大型ヘリカル装置LHDの内部 (核融合科学研究所 LHD本体室)

 

◆着想のきっかけは何ですか

 

核融合は、大気汚染物質を発生せず、海水中に燃料となる物質が全て含まれていることから、夢のエネルギーと言われています。その実現のためには、核融合炉の中に高密度で閉じ込められたプラズマを、1億度以上の超高温で保持しなければなりません。私はこのプラズマの閉じ込めに、たくさんのねじれた磁力線が織りなす磁場の「カゴ」を用いました。

 

超高温のプラズマを磁場によって閉じ込めるためには、磁場のカゴの状態を保ち続ける必要があります。そうしないと、プラズマの温度が下がってしまうのです。この最も困難な課題を解決し、プラズマの超高温度化に成功しました。

 

 

◆どのような研究の意義がありますか

 

核融合発電を実現するためには、プラズマの温度や密度、プラズマを閉じ込める装置の様々な条件を高い水準で、かつ、全て同時に満たすことが最重要事項です。

 

この研究によって超高温度のプラズマが実現できたことは、核融合の実現の可能性を見通すことができたという意味で、大変大きな意義があります。

 

◆その研究が進むと何が良いのでしょうか

 

核融合によって莫大なエネルギーを人工的に作ることは、地上に太陽を作ることに匹敵すると言われます。これが実現できれば、人類は恒久的なエネルギー源を手に入れることができるようになります。

 

大型ヘリカル装置LHD (核融合科学研究所 LHD本体室)
大型ヘリカル装置LHD (核融合科学研究所 LHD本体室)
ジャイロトロンの運転 (核融合科学研究所 RF現場制御室)
ジャイロトロンの運転 (核融合科学研究所 RF現場制御室)

 SDGsに貢献! 〜2030年の地球のために

私は究極のエネルギー源と呼ばれる核融合発電を目指して、磁場で閉じ込めたプラズマの高温度化と、その制御の研究をしています。核融合発電の燃料は海水中に無尽蔵にありますので、資源に地域偏在性が無く、資源枯渇の心配もありません。

 

また、核融合反応では地球温暖化ガスが発生しません。核融合炉の実現はまさにSDGsにふさわしいものです。是非、若い皆さんと一緒に、人類のエネルギー問題の解決に取り組んでいきたいと思います。

 


 この道に進んだきっかけ

中学時代は文系科目が壊滅的だったので、何となく将来は理科系の仕事をするのだろうと思っていました。高校も中盤を過ぎると、文系科目も勉強の仕方が分かってきて、それなりに点数が取れるようになってきたため、進路に広がりが出てきました。

 

そんな時、物理学の教科書の、本当に最後の方にわずかに記載されていた核融合の説明を目にしました。そこには「核融合は環境負荷が小さく、資源も無尽蔵の究極のエネルギー源。実現すれば人類のエネルギー問題は解決する」とあり、大変強い衝撃を受けるとともに、是非チャレンジしたいと思いました。現在、核融合研究に携わっている研究者は多かれ少なかれ、こういった思いを抱いていると思います。

 


 この分野はどこで学べる?

「核融合学」学べる大学・研究者はこちら (※みらいぶっくへ)

 

その領域カテゴリーはこちら↓

2.エネルギー・資源」の「5.新エネルギー技術(燃料電池、ワイヤレス電力伝送等)」

 


 もっと先生の研究・研究室を見てみよう
100万ワット電磁波発生装置ジャイロトロンの整備 (核融合科学研究所 加熱装置室)
100万ワット電磁波発生装置ジャイロトロンの整備 (核融合科学研究所 加熱装置室)

 先生からひとこと

核融合研究は総合工学と呼ばれる分野で、プラズマ、材料、システムなど、多様な専門研究の集合です。そのため、一人の研究者が単独で研究を進めることは不可能です。これは核融合研究に限らず、どの研究分野でも多かれ少なかれそういった側面はあると思います。

 

各分野に進んだ時に、全体の中で自分の研究がどういった意味を持つのかを常に考え、その分野のスペシャリストを目指して研究を深めていくことを第一義としていただいた上で、全体を俯瞰するゼネラリストとしての視点を持つことも重要であることを、意識していただければと思います。

 

大型ヘリカル装置LHD制御室の様子 中央上部の150インチモニターに青く映るのは1億度のプラズマ (核融合科学研究所 LHD制御室)
大型ヘリカル装置LHD制御室の様子 中央上部の150インチモニターに青く映るのは1億度のプラズマ (核融合科学研究所 LHD制御室)
 先生の研究に挑戦しよう!

 

核融合を起こすために必要となる一億度以上のプラズマは超高真空状態にしなければ作ることはできませんが、実は放電を利用することで、大気中でもプラズマを作ることができます。このようなプラズマを大気圧プラズマと呼びます。大気圧プラズマを作って、どれくらい熱いのか調べてみましょう。

 


 中高生におすすめ

プラズマエネルギーのすべて

プラズマ・核融合学会(日本実業出版社)

固体・液体・気体に次ぐ、物質の第四の状態であるプラズマ。自然界に存在するプラズマから、産業界で利用されるプラズマまで、プラズマについて解説されている。本書では、地上における制御核融合の説明に重点が置かれているが、扱う内容は多岐に渡り、説明が辞書的でないため面白く読める。

 

全カラーでビジュアルも優れており、読みやすい構成となっている。本書を読めば、プラズマエネルギーがいかに魅力的なものかが分かるだろう。核融合やプラズマに興味が湧いた高校生には最適の本。



人を動かす

D・カーネギー(創元社)

人は必ずしも理屈や正しさを説いても行動してくれるとは限らないし、人を変えることもできない。一緒に作業や仕事をする時、人に何かをお願いする時、お互いに気持ちよく物事を進めるためにはどうすれば良いのか、知見を得ることができる。

 

現代では研究者が単独で研究を行うことはまずなく、組織や扱う機器も大規模になっている。専門外のことを他の研究者にお願いする、人からのお願いに誠実に対応するというやりとりが、研究成果を大きくするために最も重要になる。研究に限らず、互いの立場を慮りあいながら、気持ちよく物事を進めるコミュニケーション術を知っておこう。



ロジカル・シンキング 論理的な思考と構成のスキル

照屋華子、岡田恵子(東洋経済新報社)

自分の考えを相手にうまく伝えることを目的とした、論理的な思考を身につけるための技術書。研究者にとって、研究の資質や技術は大事だが、自分の考えや成果を自分以外の人に理解してもらう能力も、同じように大事だ。将来、研究者になりたい高校生にのみならず、どのような方にとっても役に立つ考え方が学べる。



失敗の本質 日本軍の組織論的研究

戸部良一、寺本義也、鎌田伸一、杉之尾孝生、村井友秀、野中郁次郎(中公文庫)

人は失敗に繋がることが予想されながらも、非合理な行動を取ることがある。本書では、歴史研究、経営戦略研究、組織論研究、日本近代戦史研究など様々な分野の専門家が、太平洋戦争での日本軍の失敗を取り上げ、日本的価値観と組織とはどんなものかを論じている。協調や慣習は大事だが、自分の意思で判断し、正しいことは正しい、間違っていることは間違っていると口にすることは大切だ。それを歴史の教訓として学ぶことができる。

 



 先生に一問一答

Q1.18歳に戻って大学に入るなら何を学ぶ?

社会がどのように成立し、維持され、変わっていくかに関心があります。人の心理や行動原理、宗教の起源や役割、教育や福祉などを学んでみたいです。

 

Q2.日本以外の国で暮らすとしたらどこ? 

今からでは体力的に難しいと思いますので、もし生まれ変わったらということですが、モンゴルで遊牧民になりたいです。実際、大変なところもあると思いますが、厳しくも美しい、雄大な自然の中で生きてみたいという憧れが子供の頃からあります。

 

Q3.研究以外で楽しいことは?

小学生の子供の成長を見ることです。宿題もやらないし言うこともなかなか聞いてくれませんが、自分が子供の時もこんな感じだったなあ、としみじみ思います。