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国際核融合エネルギー研究センター|研究・活動内容

掲載日:2021年8月25日更新
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これまでの核融合研究は、JT-60U装置における5.2億度という世界最高温度の達成に象徴されるように、核融合炉に必要な高温高密度状態のプラズマ(図1)を作ることを主な目標にしてきました。JT-60U製作・運転で得られた知見をもとに日本が建設に参加している国際熱核融合実験炉ITER装置では、核融合燃料を燃やし、燃焼を数分間持続させます。しかし、ITER装置では、まだ発電は行いません。ITERの次の段階である原型炉では、いよいよ核融合による発電を定常的に行います。自然界には存在しない核融合燃料(三重水素)の増殖も行います。つまり、原型炉では、核融合反応を利用して発電し燃料増殖を行う技術が必要です。核融合炉のなかで発電と燃料増殖に主要な役割を担うのは炉心を取り囲むブランケット(図1)です。原型炉の製作・運転に成功すれば、核融合炉の実用化は、もう目前です(図2)。

図1 核融合炉の概念図

核融合炉の概念図の画像

図2 核融合研究開発の長期計画

核融合研究開発の長期計画の画像

国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)は、日欧協力の下に、原型炉の設計ブランケット材料の研究開発(R&D)の調整を進めるとともに、最新鋭の計算機を用いて大規模で高効率な計算を行う計算機シミュレーションセンター(CSC)の運営、日本に居ながらにして、フランスにあるITERを用いた実験に参加できるITER遠隔実験センター(REC)の準備も行っています。

公式サイト : International Fusion Energy Research Centre(英語)

原型炉設計研究

原型炉設計研究の画像1

原型炉では、いよいよ核融合発電を行います。自然界には存在しない燃料(三重水素)の増殖も行います。
炉の各部品について日欧の技術の粋を集めて設計しています。

日欧技術会合

日欧の技術会合を通じて情報交換し、共通の課題について討論しています。

日欧共同設計報告書

日欧共同で設計報告書を作成しました。

ブランケット材料の研究開発

  • 炉心を取り囲むブランケットの中で、自然界には存在しない燃料(三重水素)を増殖する材料や、炉内の過酷な条件に耐える構造材料の研究開発、燃料取扱の研究を進めています。
  • 優れた研究施設を用いて、JET装置(欧州、英国)の第一壁タイルや粉体を分析しています。

ブランケット材料の研究開発の画像1ブランケット材料の研究開発の画像2ブランケット材料の研究開発の画像3ブランケット材料の研究開発の画像4

計算機シュミレーションセンター

核融合研究専用のスーパーコンピューターを用いて、ITER計画や原型炉開発及び他のBA事業を支援するシュミレーション研究を日欧で進めています。

スパコン
核融合研究専用スーパーコンピューター

シュミレーション
スーパーコンピューターによる核融合プラズマのシュミレーション

ワークショップ
日欧研究者が参加するワークショップを開催し、最新の研究結果の発表やシュミレーション技術の情報交換を行っています。

ITER遠隔実験センター(REC)

現在フランスに建設中の核融合実験装置ITER  ITER - the way to new energy を使った実験研究・解析研究に日本国内の研究者が活発に参加するために、ITを駆使したITER遠隔実験センタの構築を日欧で進めています。

遠隔実験の様子
ITERサイトに隣接するフランスの実験装置WESTを用いた遠隔実験実証実験の様子


データ転送実証実験
国立情報学研究所、核融合科学研究所と協力し、ITERの大規模実験データを学術情報ネットワークSINET経由で国内に転送して解析を行うための超高速転送技術の実証実験を行い、30分ごとに1TB、50時間で105TBのデータ転送実証実験に成功しました。また、転送したITERデータを核融合原型炉建設に向けて活用するため、上の計算機シュミレーションセンター(CSC)と協力した機械学習/AI技術の研究開発も進めています。

 

遠隔実験
六ヶ所で日欧協力で進められている国際核融合材料照射施設(IFMIF)プロジェクト
国際核融合材料照射施設の工学設計・工学実証活動 - 量子科学技術研究開発機構 (qst.go.jp)と協力し、欧州からの遠隔実験参加実現のための加速器ライブデータを欧州研究機関と共有するシステムを構築しました。