J. Plasma Fusion Res. Vol.96, No.5 (2020)２
１７‐２２４

解説

世界エネルギーシナリオにおける核融合エネルギー導入効果の分析
Assessment of Fusion Energy Introduction under Global Energy Scenarios
魏啓為

GI Keii
地球環境産業技術研究機構（原稿受付：２
０
２
０年１月３
０日）

気候変動対策の新たな国際枠組みであるパリ協定が発効され，国連サミットでは持続可能な開発目標が定められるなど，社会経済活動の源であるエネルギーのあり方が問われている．本解説では，核融合エネルギー導入
ポテンシャル評価として，パリ協定２℃目標に相当する脱炭素シナリオの下での複数の社会経済シナリオに基づいた長期のエネルギーシステム分析について紹介する．
Keywords:
fusion energy, energy scenarios, climate change mitigation, Paris Agreement, global energy systems model

１．背景

原型炉に向けた重要なマイルストーンとなる国際熱核融２０１５年１２月に国連気候変動枠組条約（UNFCCC）COP21

合実験炉 ITER 計画は，世界７極による物納方式という複で採択され，２０１６年１１月に発効したパリ協定は，各国が提雑なマネジメントのため，建物や真空容器等の建設を中心

出する国別貢献および低排出発展戦略と，世界全体の長期に遅れが生じ，運転開始が２０２５年，核融合運転開始が２０３５

目標を特徴とする気候変動対策の新たな国際枠組みである

年とスケジュールが延期され，プロジェクトのコストが大［１］．また，２０１５年９月に国連サミットで採択された持続可幅に増加する見積もりである［１０］．日本の核融合研究開発

能な開発目標（Sustainable Development Goals，SDGs）での歴史は６０年近くにのぼり［１１］，その開発の性質上，大型は，先進国を含む国際社会全体の開発目標として，２０３０年

プロジェクトにならざるをえず，大きな投資が必要となを期限とする包括的な１７の目標を設定している［２］．エネる．アクションプランにおいて「核融合エネルギー開発

ルギーは社会経済活動の源であり，気候変動対策のみなら

ロードマップ／原型炉設計活動に関する社会連携活動の実

ず，持続可能な開発においても極めて重要である．

施」が挙げられているように，ITER 計画に次ぐ原型炉プ

日本政府は，第５次エネルギー基本計画（２０１８（平成３０）

ロジェクトを進めるためには，核融合エネルギーが社会経

年７月）［３］，第５期科学技術基本計画（２０１６（平成２８）年１

済にもたらす効果や原型炉設計活動を実施する意義を，社

月）［４］，地球温暖化対策計画（２０１６（平成２８）年５月）［５］な会に対して具体的に示していく必要がある．

どにより，環境・エネルギー技術の研究開発および展開を国際的な気候変動の評価・分析・対策立案に際して，推進している．さらに近年では，パリ協定に基づく成長戦

IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）が果略としての長期戦略（２０１９（令和元）年６月）［６］を国連に提たしてきた役割は大きい．IPCC は５〜７年程度おきに評出し，革新的環境イノベーション戦略（２０２０（令和２）年１

価報告書を作成している．現在は第６次評価サイクルと月）［７］が公表された．

なっており，第６次評価報告書は２０２１〜２２年の公表が予定

核融合エネルギーは燃料資源が豊富であり，発電過程でされている．これまでのIPCC評価報告書では，将来シナリ

温室効果ガスを排出せず，少量の燃料から大規模な発電がオにおいて核融合エネルギーに関する言及はほとんどな可能であると共に，安全性の面でも優れた特性を有するこく，国際協力の一例として，ITER 計画が触れられているとから，超長期の基幹的エネルギー源として研究開発が進に過ぎない［１２，１３］．一方で近年になり，パリ協定の長期目

められている．日本では，文部科学省原型炉開発総合戦略

標に向けた抜本的な脱炭素化の達成に際して，従来以上

タスクフォースによって原型炉開発に向けたアクションプに，イノベーションを通じた様々な脱炭素オプションの開ラン［８］が取りまとめられている．また，文部科学省核融合発・普及が重要になってきている．例えば日本政府は，長科学技術委員会では，第６期科学技術基本計画策定に向け期戦略における長期的なビジョンとして，今世紀後半のでた核融合科学技術委員会の考え方について［９］が取りまときるだけ早期の脱炭素社会の実現をめざし，２０５０年までにめられている．

８０％の温室 効 果 ガ ス（GHG）の 排 出 削 減 を 掲 げ て い る

Research Institute of Innovative Technology for the Earth (RITE), KYOTO 619-0225, Japanauthor’s e-mail: kgi@rite.or.jp

２１７!2020 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.96, No.5 May 2020

［６］．そのような時代の要請の中で，今まではエネルギー

いてはボトムアップ的にモデル化しており，３００程度の技政策に登場してこなかった核融合エネルギーが，エネル術が具体的に想定されている．電力需要については，年負

ギー転換における技術革新の一つとして，長期戦略［６］と荷持続曲線を基に，電力負荷の大きさによって４時間帯に革新的環境イノベーション戦略［７］において言及されるよ

区分し，それぞれ需給バランスがとれるようにモデル化しうになってきている．

ている．温暖化対策を想定しないベースラインにおける化

上記のような背景に基づき，本研究ではエネルギーシナ

石燃料価格，ボトムアップ的にモデル化している主要部門

リオ分析によって核融合エネルギーの導入効果を評価し，の経済活動量やサービス需要，そして各種技術の設備費や核融合開発戦略の立案に資するような示唆を得てきた．具効率等は外生的な入力となっており，世界全体の割引後体的には，原型炉設計の延長線上で実現可能な核融合発電（割引率５％）累積総エネルギーシステムコストが最小と炉のモデルプラントを想定し，社会経済における不確実性なるように，エネルギーフローおよび設備ストックが決定

や多様な開発目標と共に，パリ協定２℃目標に相当する脱される．

炭素シナリオにおける核融合エネルギーの寄与を評価して

２．
３ 共有社会経済シナリオ SSPs

きた［１４，
１５］．本稿ではその一部を紹介する．ここでの導入

近年，気候変動問題に対する国際研究コミュニティにおポテンシャルは，ある特定の前提条件（シナリオ）におけいて，社会経済シナリオの不確実性を考慮しつつ，気候変る核融合エネルギーの導入規模を意味する．なお，モデル

動緩和・影響・適応について整合的な分析・評価を行い，を用いた核融合発電の導入ポテンシャル評価の先行研究と科学的な知見を集約するため，国際的分析において SSPs

しては，文献［１６‐２２］を参照されたい．

が開発されている［２６，２７］．SSPs は，気候変動緩和と適応の困難さという２軸において，社会経済発展のドライバー

２．世界エネルギーシナリオ分析の概要

や政治・社会状況，人間開発，経済・ライフスタイル，人２．
１ エネルギーシナリオ分析のフレームワーク

口・都市化，技術進歩に関する整合性のある叙述的ストー

図１のように，世界エネルギー・温暖化対策評価モデル

リーラインを構築し，ガイドラインによってモデルの定量

DNE２
１＋（Dynamic New Earth 21＋）を用いて，将来の社的なシナリオ分析に反映する．なお，ストーリーラインか会経済における不確実性として共有 社 会 経 済 シ ナリオ

らモデルへの定量的なデータの翻訳は，統一的に決められ（Shared Socioeconomic Pathways，SSPs），２℃目標相当たものがあるわけではない．

の CO2 排出経路における不確実性として世界全体の CO2

本分析では５つの SSPs のうち，気候変動緩和の軸に関排出経路，核融合エネルギー開発における不確実性として係 が 深 い，SSP1：Sustainability（持 続 可 能 性），SSP2：

核融合エネルギー開発シナリオを組み合わせて，多様な不Middle of the Road（中 位），SSP5：Fossil-fueled Develop-

確実性を考慮した長期のエネルギーシナリオ分析を行っ

ment（化石燃料発展）の３つの社会経済シナリオを，将来た．

の社会経済における不確実性として用いた．そして SSPs

２．
２ 世界エネルギー・温暖化対策評価モデル DNE21+の ス ト ー リ ー ラ イ ン お よ び ガ イ ド ラ イ ン に 従 っ て，DNE２
１＋は，世界を５４地域に分割し，エネルギー生産・

DNE２
１+のパラメータ等の前提条件を設定した［２８］．
２．
４ パリ協定２℃目標相当の CO2 排出経路

転換・消費のプロセスとエネルギー技術（設備，コスト，
効率など）および CO2 対策技術を明示的にモデル化した動パリ協定における２℃目標は，産業革命前からの全球平学的線形計画モデルである［２３‐２５］．モデルの評価対象期

均気温上昇を２℃より十分低く保持する，という目的であ間は２０００〜２１００年であり，代表時点は２００５，２０１０，２０１５，るが，達成時点や経路については言及していない．また，

２０２０，２０２５，２０３０，２０４０，２０５０，２０７０，２１００年である．地

地球温暖化を巡る科学的不確実性として，平衡気候感度

域間輸送は，石炭，石油，天然ガス，電力，エタノール，水（温室効果ガス濃度が倍増し，その濃度で安定化したとき素を考慮している．エネルギー需要部門のうち，鉄鋼，セ

最終的に到達する気温上昇幅）が挙げられる．IPCC 第５次

メント，紙パルプ，化学，アルミ，運輸，民生の一部につ評価報告書［２９］では，それは 1.5〜4.5℃ の範囲と指摘され

図１

世界エネルギーシナリオ分析のフレームワーク（参考文献［１
４］の Fig.1 を引用）．

２１８

Commentary

Assessment of Fusion Energy Introduction under Global Energy Scenarios

表１

たが，最良推定値は専門家により合意されなかった．ゆえに，気候感度に不確実性の幅が大きいため，気温上昇抑制

本分析における核融合発電の想定（参考文献［１４］の Table 3を引用）．

目標をある一定レベルに定めても，許容される温室効果ガ
ス濃度レベルや排出量レベルには大きな幅が生じる．一方Capital costs per unit
[US$2000/W]
Plant availability [%]Life time [yr]Annual expense ratio [%]Fuel and back-end costs[US$2000/MWh]

で，累積 CO2 排出量と気温上昇には線形に近い関係がみられる［２９］．そのため，いずれのレベルであっても，気温を安定化するためには，いずれは CO2 のほぼゼロ排出（カーボンニュートラル）が必要になる．
本分析では，気候感度の想定および温度経路が異なる４
つの２℃目標相当の世界全体の CO2 排出経路を，パリ協定

Capacity constraint

２℃目標における不確実性として設定した（図２）．

K. Gi

Conventional
R&D (Conv)

Advanced
R&D (Ad)

8.5

6.6

90
40
12

90
40
12

2.0

2.0

Maximum limit of annual capacity
introduction of 2 GW/yr by region.

２．
５ 核融合エネルギー開発シナリオ
原型炉設計合同特別チームによる核融合開発シナリオ

国，インド，韓国）では２０５０年から，その他利用可能な地［３０］では，ITER から原型炉，商用炉初号基から量産型商域（カナダ，その他西欧，ASEAN，その他アジア，中東・用炉に向けて，定常運転化・稼働率向上，高出力化，小型

北アフリカ，トルコ，南アフリカ，ラテンアメリカ，その化，保守性向上，簡素化，先進材料の使用，製造方法にお他東欧）は２０７０年から，核融合発電炉の新設が可能になる

ける効率化と先進設計による，核融合発電炉の設備費低減と想定した．

シナリオが提示されている．そこでは，現状では原型炉か

本分析では上記の核融合オプションに対する３ケースのら商用炉への整合的な見通しは存在しないため，核融合商

うち，No ケースと Conv ケースに対して新設の原子力発電用炉として CREST［３１］と Slim-CS［３２］を参考とし，量産型が DNE21+のデフォルト想定と比べて社会受容性が低下し商用炉のコストなどが検討されている．そのため，原型炉

た 場 合（Low Fission Plant Establishment，LF）を，Noとの関係性に関する議論は整合的ではないことに留意され（LF）お よ び Conv（LF）と し て 計 算 し た．こ こ で は，たい．

DNE21+のデフォルト値に対して，日本の原子力発電設備

本分析では，核融合開発シナリオに基づいて，核融合オ

容量が２０５０〜２１００年では最大で 30 GW，原子力発電の設備

プションが無い場合（No Fusion，No）と，現状 R&D（Con-

拡大制約がデフォルトの３分の１（地域別原子力発電増加

ventional R&D，Conv），強化 R&D（Advanced R&D，Ad）

量が総電力需要の最大で 0.11%/yr）と，原子力制約の変更という異なる設備費をもった２つの核融合発電炉のケースを行った．原子力制約としては，上記の２つの制約に加えを想定した（表１）．ここでの設備費は１０基目相当のものて，電源構成におけるシェアが最大５０％という条件が課さを想定しており，分析期間中は一定である．また核融合発

れている．

電炉の新設設備制約としては，１９７０年から２０００年の核分裂
発電（以下，原子力という）の設備容 量 の 変 化 を元に，

３．核融合エネルギーの導入ポテンシャル

DNE２
１＋における地域別年間導入量が 2 GW/yr 以下と想３．
１ 核融合発電炉のブレークイーブンコストの評価例

定した．なお，核融合発電の想定は SSP 間で同一としていここではまず，表１の技術条件に基づいた核融合発電炉

る．核融合発電の利用可能地域は，核不拡散などを考慮しの設備費におけるブレークイーブンコストを分析する．ブて設定している DNE21+における原子力発電の利用可能地

レークイーブンコストとは，核融合発電炉が導入されるか域を参考に，ITER 参画国（日本，米国，EU２８，ロシア，中どうかの閾値となるコストであり，そのコストより核融合

図２

４］の Fig. 2 を引用）．
パリ協定２℃目標に相当する世界全体の CO2 排出経路（参考文献［１２１９Journal of Plasma and Fusion Research Vol.96, No.5 May 2020

発電炉のコストが小さければ，経済合理的には核融合発電

電炉がめざすべき経済性に，大きな地域差があることがわが導入されると判別できる指標である．

かる．例えば日本では，二酸化炭素回収・貯留（CCS）の貯

表２は，主要地域における核融合発電のブレークイーブ

蔵量や経済効率的な再生可能エネルギー（以下，再エネとンコストの例である．ブレークイーブンコストは CO2 排出いう）の供給量が限られ，原子力の拡大が上限に達してい制約，国内のエネルギー需要，低炭素エネルギー源の供給るため，核融合発電の直近の競合相手は非効率な再エネとポテンシャル・コスト，エネルギー技術の効率・コスト等

CCS 付ガス火力となる．一方で，米国では豊富な天然ガスに影響され，導入条件が緩い地域（日本，韓国，トルコ）か生産量と CCS 貯蔵可能量をもち，再エネの供給ポテンシャ

ら，やや緩い地域（EU28，中国，ASEAN，インド，ロシ

ルも高いため，核融合発電はそれらと競争可能なレベルまア），やや厳しい地域（米国，カナダ，その他西欧，その他

でコストを低減することが求められる．

アジア，中東＆北アフリカ，南アフリカ），厳しい地域（ラ３．
２ 核融合発電の導入ポテンシャルの評価例

テンアメリカ，その他東欧）に分けられる．LF ケースで

図３に２℃シナリオにおける世界全体のエネルギー需給

は，デフォルトケースにおいても原子力発電が相対的にコの例（Conv ケース），図４に２１００年における地域別の核融スト効率的な電源となっていた地域（日本，中国，韓国，イ合発電導入容量を示す．エネルギー効率が大幅に向上するンド）にて，核融合発電のブレークイーブンコストが高く一方で最終エネルギー需要が増加する中，エネルギー供給なる．これは，LF ケースでは発電部門における脱炭素オプ

および需要の両面において，化石燃料から低炭素・ゼロエ

ションが限定されるためである．それに対し，米国，カナミッションエネルギー源への抜本的なエネルギー転換がみダ，EU28，その他西欧，その他アジア，トルコでは，いくられる．２１００年には，電力（４３−５１％）と水素（９‐１７％）がつかの限定されたケースにおいては核融合発電のブレーク

最終エネルギー消費において大きなシェアを持つようにな

イーブンコストが上昇する．一方で，ASEAN，南アフリ

る．SSP５はサービス需要が大きいため，エネルギー消費カ，ラテンアメリカ，ロシア，その他東欧では，デフォル量も多い．発電部門は，世界全体でみると，本分析で想定トケースと LF ケースの間で核融合発電炉のブレークイー

した核融合発電のコストは相対的に高価であるため，日ブンコストにほとんど変化がない．なお，SSP5 Path-IV

本，韓国，トルコといった安価なゼロエミッションエネル

ケースは解が存在しなかった．これは，SSP５で想定してギー源が乏しい国においては核融合発電が最大限に導入さいるような特に途上国で急増するエネルギーサービス需要

れるが，EU２８，インド，中国では限定的なケースでのみ核を満たしつつ Path-IV の短期における急激な脱炭素化を達融合が導入され，米国およびロシアでは全く導入されな成することが，モデルで想定している技術では不可能であい．そのため，温暖化対策としての核融合発電の有用性は，ることを意味する．

世界全体でみると限定的である．一方，日本にとって核融

ブレークイーブンコストの分析により，将来の核融合発
表２合エネルギーは有効な脱炭素オプションであるといえる．

２℃シナリオにおける核融合発電炉のブレークイーブン設備コスト（LF ケース）
（参考文献［１４］の Table 4 を引用）．

２２０

Commentary

図３

Assessment of Fusion Energy Introduction under Global Energy Scenarios

K. Gi

２℃シナリオにおける世界全体の（a）
一次エネルギー供給，（b）
発電，（c）
最終エネルギー消費（Conv ケース）
（参考文献［１４］の Fig.
4 を引用）．

図４２℃シナリオにおける２１
００年の地域別核融合発電導入容量（参考文献［１４］の Fig. 6 を引用）．

２２１

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.96, No.5 May 2020

４．日本における CO2 排出削減に関わるエネル
ギーシステムコストの削減

で核融合発電炉が導入された場合，２
１世紀後半の平均で47 GW となる．核融合エネルギーの導入便益，つまり核融

本節では，日本において核融合オプションがある場合に合オプションがある場合と無い場合を比べたときの年間総エネルギーシステムコストがどのように変化するかに対しエネルギーシステムコストの差は，Conv ケースでは平均て，日本の CO2 排出経路を固定したケースを設定し，分析▲2 billion $/yr，Ad ケースでは平均▲10 billion $/yr，Convを行う．第２章の分析フレームワーク（将来の社会経済に（LF）ケースでは平均▲14 billion $/yr となる．ゆえに，２１おける不確実性（SSPs），２℃目標の CO2 排出経路におけ

世紀後半において，核融合発電の導入によって，おおよそる不確実性（世界全体の CO2 排出経路），核融合エネル

10 billion $/yrのエネルギーシステムコストの削減効果が見ギー開 発 に お け る不 確 実 性（無 し：No，デ フ ォ ル ト：

込まれる．その量は，核融合炉の経済性，原子力新設の社

Conv，Ad，原子力制約：Conv（LF）））は維持しつつ，新会制約，社会経済シナリオに大きく依存し，全球 CO2 排出

たに日本の CO2 排出削減目標の不確実性を考慮した．第１

経路には多少影響され，▲６５％や▲８０％といった日本の厳章 で 述 べ た よ う に，日 本 の GHG 排 出 削 減 目 標 と し てしい排出削減目標ではその差はあまり大きくない．

は，２０５０年に▲８０％が掲げられている．ただ，基準年は明示されておらず，国内での排出削減割合についても政府と

５．主要国との核融合炉開発戦略の違い

して合意されたものはない．そのため，ここでは日本の５．
１ 主要国における磁場閉じ込め核融合エネルギー開発
ロードマップCO2 排出削減経路として，エネルギー起源 CO2 が２０５０年に
２０１５年 比 で▲６５％（path‐６５）と▲８０％（path‐８０）の２ITER 計画に参画している国・地域は，原型炉に向けたケースを設定した．いずれの場合においても，２０７０年に核融合エネルギー開発ロードマップを策定および検討して２０１５年比で▲９５％，２１００年にゼロエミッションと想定した．

いる．表３に，主要国における磁場閉じ込め核融合エネル

図５は，２０５０〜２１００年平均における年間総エネルギーシ

ギー開発ロードマップと実証炉・原型炉案を整理する．

ステムコストの変化（No ケースもしくは No（LF）ケース

５．
２ 主要国における核融合発電の導入ポテンシャルの評
価例比）と核融合発電容量の相関である．設備拡大制約の上限

本節では，日本，EU２８，米国，中国の４ヵ国・地域について，２℃シナリオにおける２１世紀後半のエネルギー需給を比較する．いずれの国・地域においても，部門ごとの特徴は異なるが，２１世紀後半に向けて，電力および水素へ最終エネルギー消費が燃料転換し，総消費量が減少する．
主要国間の違いとしては，電源構成に際立った特徴がみられる．Conv（LF）ケースの２
１世紀後半の平均では，日本
は，化石燃料＋CCS（２８（１１−４３）％）と再エネ（２７（１９−３７）％）は相対的に小さく，原子力（１４（１２−１６）％），水素（８（０−２１）％），核融合（２３（１８−２６％））の役割がある．EU
２８は，化石燃料＋CCS（４５（２５−５７）％）と再エネ（４７（３８−５７）％）が大宗を占め，原子力（８（３−１７）％）がわずかで，
水素および核融合の寄与はほとんどない．米国も EU２８と
図５同様のシェアであり，とりわけガス火力＋CCS（５１（３０−

日本における２０５０〜２
１
０
０年平均の年間総エネルギーシステ
ムコストの変化と核融合発電容量の相関（参考文献［１５］の図７を引用）．

表３８６）％）と風力（１６（６−２７）％）の寄与が大きい．中国は，再エネ（特に太陽光（３３（２９−４３）％））のポテンシャルが大主要国における磁場閉じ込め核融合エネルギー開発ロードマップ．

ロードマップ・研究開発戦略

実証炉・原型炉案
JA DEMO［３
４］：
Pfus ＝ 1462/1085 MW
Pnet ＝ 303/185 MWe

日本

原型炉研究開発ロードマップ［３３］
アクションプラン［８］EU２８European Research Roadmap to theRealization of Fusion Energy
［３
５］

米国

Final Report of the Committee on a Strategic
Plan for U.S. Burning Plasma Research
［３
７］

中国

CN MCF Roadmap［４０］DEMO Baseline / Flexi-DEMO［３
６］
Pfus ＝ 2000 MW
MIT: SPARC（→ARC［３８］）Pfus ＝ 50−100 MW
PPPL/GA: FNSF［３９］（→Pilot Plant）
CFETR［４１（］→PFPP）
Pfus ＝ 2192 MW
Pnet ＝ 891/738 MWe

韓国
Koran Fusion Energy Development Plan
［４
２］
ロシア Strategy for Fusion-Fission development

２２２

K-DEMO［４
３］
DEMO-FNS hybrid facility［４４］Commentary

Assessment of Fusion Energy Introduction under Global Energy Scenarios

K. Gi

きく，次いで化石燃料＋CCS（３３（１３‐４２）％），原子力（１０ンとすることも，核融合発電炉の経済性向上に資すると考（９−１２）％），水素（３（０−１７）％）という順番のシェアとえられる．

なる．核融合はシェアでみると小さい（１（０−３）％）が，現段階では原型炉から商用炉への整合的な見通しが存在

量は多い（８８（０−３４５）TWh/yr）．SSP5 では，天然ガスのしないため，発電炉のコスト・技術想定および原型炉との国際貿易に顕著な拡大がみられる．日本は，天然ガスの輸関係性に関しては，今後の原型炉概念設計研究の進展を踏入が多く，２１世紀後半になると水素，バイオ燃料の輸入もまえて，エネルギーシナリオ分析に反映していくことが不拡大する．水素は，日本では輸入水素と天然ガス改質に可欠である．また，核融合エネルギー開発戦略における大よって供給される．EU28では主に域内生産の石炭改質，米

きな不確実要因として，核融合発電以外のエネルギー供国では主に域内生産の天然ガス改質によって水素が精製さ

給・需要技術（特に発電部門）のコスト動向が挙げられる．

れる．EU２８，米国，中国のいくつかのケースでは，水電気

したがって，これらの不確実性を考慮した上で，定期的分解による水素製造もみられる．

（例えば５年ごと）にシナリオ分析を実施し，核融合エネル
ギー開発戦略を精査・更新していくことが望ましい．

主要国間を比較すると，社会経済シナリオと脱炭素経路に応じて，エネルギー需要量や域内のエネルギー供給量・エネルギーシステムは，従来の化石燃料の供給を中心と経済性に大きな違いがみられる．そのため，核融合発電をしたシステムから，脱炭素，デジタル化，分散化，持続可

経済合理的に導入・普及させる上では，主要国で異なった能な開発，に向けて，部門およびバリューチェーンの構造

原型炉開発戦略が考えられる．例えば，日本は核融合エネを急速に転換しようとしている．核融合エネルギーにおけ

ルギー開発シナリオにおける経済性の追求が重要であるのる長期の研究開発を行う上で継続的な投資を呼び込むために対し，米国ではこれまでの研究開発の延長線上にないよには，開発途上において得られた技術，例えば高磁場・超うな経済性を達成するための革新的コンセプトやそれを可電導技術，中性子源，リチウム回収技術などをより一層社

能とする基礎技術（例えば高温超電導線材の安定的量産）会に対して積極的に発信・展開し，核融合開発の"econ-の研究開発と確立を優先すべき，ということがいえる．

omy of scope"を追求すべきであると考えられる．

６．おわりに謝

本解説では，まずエネルギーを巡る社会情勢として，パ

辞本研究のご支援をいただいた原型炉設計合同特別チーム

リ協定とそれに対する日本政府のエネルギー関連政策や核に感謝を申し上げます．

融合エネルギーへの期待の変化について述べ，核融合エネ
ルギー開発が社会経済にもたらす効果や原型炉設計活動を

参考文献

実施する意義を提示する必要性を示した．次に，世界エネ［１］UNFCCC, Adoption of the Paris Agreement (2015).

ルギーシステム・温暖化対策評価モデル DNE２
１＋を用い

［２］UN, Sustainable Development Goals (2015).
［３］日本政府：第５次エネルギー基本計画（２０１８）．
［４］日本政府：第５期科学技術基本計画（２０１６）．
［５］日本政府：地球温暖化対策計画（２０１６）．
［６］日本政府：パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦
略（２
０
１
９）
．
［７］日本政府：革新的環境イノベーション戦略（２０２０）．
［８］文部科学省：アクションプラン構成表，第１２回核融合
科学技術委員会（２０１７）．
［９］文部科学省核融合科学技術委員会：第６期科学技術基本計画策定に向けた核融合科学技術委員会の考え方に
ついて（２
０
１
９）
．
［１
０］文部科学省：ITER計画の新たなスケジュール及びコストについて，第８回核融合科学技術委員会（２
０
１
６）
．
［１
１］松田慎三郎 他：プラズマ・核融合学会誌 84, 631 (2008).
［１２］IPCC AR5 WG3, Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change (Cambridge University Press, 2014).
［１３］IPCC AR4 WG3, Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change (Cambridge University Press 2007).
［１４］K. Gi et al., Energy Strategy Rev. 27, 100432 (2020).
［１５］魏 啓為 他：エネルギー・資源学会論文誌 40, 170 (2019).
［１６］K. Vaillancourt et al., Energy Policy 36, 2296 (2008).
［１７］P. Muehlich and T. Hamacher, Fusion Eng. Des. 84, 1361
(2009).
［１８］E. Gnansounou and D. Bednyagin, Fusion Sci. Technol.
52, 388 (2007).
［１９］D. Turnbull et al., Energy Econ. 51, 346 (2015).

たパリ協定２℃シナリオにおける核融合エネルギーのポテ
ンシャル評価について紹介した．
日本では脱炭素を達成する方策が限定されているため，核融合発電は２１世紀後半における重要なオプションになりうる．日本における核融合の導入便益は，２１世紀後半においておおよそ１兆円／年と推計された．その価値は，核融合炉の設備費が低減した場合にさらに高くなり，原子力発電の新設に対するハードルが高い場合と世界全体で２１世紀後半により急激な脱炭素化をめざす場合に大きくなる．
様々な不確実性が取り巻く状況下では，核融合エネルギーの開発は経済性の追及が最もロバストな戦略となる．核融合開発特有の特徴として，①長期間・大規模なプロジェク
ト，②原型炉が ITER と商用炉との間に唯一存在するス
テップ，という２点を考えると，原型炉開発における経済性の実証あるいは見通しは，極めて重要な位置づけとなる．
本稿では触れなかったが，日本では核融合発電の導入によってコスト効率的な水素供給システムが輸入水素および天然ガス改質から水電気分解に一部シフトし，エネルギー自給率の向上とエネルギー輸入コストの低減をもたらす可能性があることがわかった［１４，１５］．核融合炉では高エネ
ルギーをブランケットで得ることができるため，高温水蒸
気電解による水素製造［４５］を原型炉設計・開発のオプショ
２２３

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.96, No.5 May 2020

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［２８］RITE：地球温暖化対策技術の分析・評価に関する国際連携事業 平成２
８年度成果報告書（２
０
１
７）
．
［２
９］IPCC AR5 WG1, Climate Change 2013: The Physical Science Basis (Cambridge University Press 2013).
［３０］R. Hiwatari et al., Plasma Fusion Res. 14, 1305047 (2019).
［３１］K. Okano et al., Nucl. Fusion 40, 635 (2000).
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ロードマップについて（一次まとめ）
（２
０
１
８）
．
［３
４］Y. Sakamoto et al., 27th IAEA Fusion Energy Conference, FIP/3-2 (2018).
［３５］EUROfusion, European Research Roadmap to the Reali-sation of Fusion Energy (2018).
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!!!!!!!!!!!!!!!!!

ぎ

けい

魏

啓 為

い

２
０
１
５年３月 東京大学大学院 新領域創成科
学研究科博士課程修了．科学博士．２
０１
５年４月 公益財団法人 地球環境産業技術研究
機 構 入 所，シ ス テ ム 研 究 グ ル ー プ 研 究
員．２
０１
９年４月，同 主任研究員，現在に至る．２
０１
６年 国際応用システム分析研究所（IIASA）客員研究員．２
０１
８年 World
Energy Council Future Energy Leaders’ Programme．気候変動緩和シナリオ，持続可能な発展に向けたエネルギーシステ
ムの構築，財・サービス需要の研究，に従事している．

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