第16回QUEST研究会～核融合技術の進展と球状トカマク研究～
日時：令和元年10月3日～4日
会場：九州大学応用力学研究所「ITER／原型炉時代にQUESTに期待すること」
東京大学名誉教授
小川雄一
内容

＠日本の核融合炉開発戦略

・新推進方策、ロードマップ
・アクションプラン
・人材育成、アウトリーチ活動

＠QUESTへの期待・STとして・⾧時間・高密度運転に向けて・高温超伝導コイルとして・人材育成・アウトリーチ拠点として・学術交流・学術発信として

「核融合開発に関するロードマップ（一次まとめ）」に基づく原型炉課題解決の方向性

プラズマ・核融合学会誌（2018年11月号）
http://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2018_11/jspf2018_11-jp.pdf

文部科学省 科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会

核融合科学技術委員会の設置

文部科学省 科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会

核融合科学技術委員会・原型炉開発総合戦略タスクフォース
活動報告●新推進方策「核融合原型炉研究開発の推進に向けて 」（平成29年12月18日）の策定
・平成17年の「今後の核融合研究開発の推進方策について」の改訂
・原型炉段階への移行判断条件や中間C&R項目の改訂
・移行判断および中間C&Rの時期の明確化●「原型炉研究開発ロードマップについて（一次まとめ） 」(平成30年7月24日）の策定
・開発の重要度と緊急性および国際協力の明確化●「アクションプラン」の作成(平成29年12月18日）とフォローアップ
・技術課題を分類し、その発展と課題間の連関を整理・分析
・アクションプランの実施状況のフォローアップ●「核融合エネルギー開発の推進に向けた人材の育成・確保について」(平成30年3月28日）

・⾧期的な計画に基づいて、原型炉開発を担う人材を継続的・安定的に育成・輩出し、その人材を確保してさらに育成する環境の整備

A New Report on Japan’s Policy to promote R&D for a fusion DEMO reactor
Science and Technology Committee on Fusion Energy in MEXT(MEXT):

Ministry of Education, Culture,Sports, Science and Technology

http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/074/houkoku/1400117.htm

内閣府原子力委員会 核融合専門部会「今後の核融合研究開発の推進方策について」(平成17年10月26日）

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今後の我が国の核融合研究の在り方について(平成15年1月8日）
科学技術・学術審議会 学術分科会 基本問題特別委員会 核融合研究ワーキンググループ

核融合炉実現を目指した研究の階層構造
核融合エネルギーの実現に向けて

目的・目標

核融合炉

最高性能の装置

高性能化の追究

学術基盤
人材育成

開発

ITER

IFMIF
（ 開 発 ）

ヘリカル レーザー（ 学 術 ）

核融 合科学核融 合炉工学
プラ ズマ科学

学術研究基盤学術

図１ 核融合研究の階層構造
目標は一つだが答えやルートは一つとは限らない。

原型炉開発の新推進方策（H29.12.18)〇平成17年に原子力委員会が策定した報告書「今後の核融合研究開発の推進方策について」を基本的に継承しつつ、近年の研究開発成果およびITER計画の見直し等を踏まえた新たな報告書「原型炉研究開発の在り方」を文科省核融合科学技術委員会が作成。
「原型炉に向けた核融合技術の開発戦略」○現在最も進んだトカマク方式による技術課題の達成を、産学官の核融合コミュニティ全体の共通目標とする。
○安全性を大前提とし、技術的成立性を実証するとともに、実用化時の経済性を現実的なものとする○相補的・代替的なヘリカル方式・レーザー方式や革新的概念の研究を並行して行う。
「技術課題解決に向けた開発の進め方」○開発計画は、技術課題を分類し、「アクションプラン」として各課題の発展と課題間の連関を整理・分析する。
○産学官のオールジャパン体制を構築すべく、六ヶ所サイトを原型炉開発のハブ拠点として発展させる。
○長期に亘る研究開発を推進するため、原型炉研究開発に必要な人材を産学官の緊密な連携のもと育成する。
○開発の優先度やマイルストーン、国際協力項目なども含めた原型炉開発ロードマップを策定する。
「原型炉段階への移行に向けた考え方」○原型炉への移行判断は、ITERの核融合運転(DT)が見込まれる2030年代に行う。原型炉段階に移行する際には、実用炉段階で経済性を達成できる見通しを得ておく必要がある。
○中間C&Rを見直し、2回に分けて実施する。
(1)JT-60SAの運転が開始する2020年頃(2)ITERのファーストプラズマが予定される2025年から数年以内（原型炉に必須のコンポーネントの工学開発活動の開始の適否も判断）○アクションプランや中間チェックアンドレビュー項目と時期は、随時タスクフォースが見直してゆく。
○アウトリーチ活動を戦略的に推進すべく、日本全体を統括して活動するヘッドクォーターを設立し、核融合エネルギーの社会的価値の最大化を目指した連携活動を計画・推進する。
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凡例

目標達成が求められる時点

原型炉研究開発ロードマップ

達成すべき目標
次段階への移行判断が求められる時点

別 紙

ロードマップ遂行に必要なアクティビティの指標～2020～～2025～

中間C&R（チェックアンドレ

中間C&R

ビュー）

①ITER計画（国際協力で実施）
建設段階

～2035
～ C&R

～2030～
第３段階～2050～
第４段階
DT燃焼着火燃焼制御・工学試験

DT燃焼に向けたプラズマ制御試験

エネルギー倍増率10程度
以上のプラズマ長時間燃焼

プラズマ点火
運転段階

BA活動（フェーズII） （国際協力で実施）

拡大研究段階②JT-60SA(BA活動の一部）⑨第４段階（原型炉）
移行判断

統合研究段階初期研究段階

定常運転領域の実証

プラズマ点火③核融合中性子源 （国際協力も利用して実施）
建技術実証・工学設計

設

核融合中性子照射試験

社会受容性と経済性の見通しを得た工学設計の完了④原型炉研究開発 （国際協力も利用して実施）
概念設計・要素技術開発

照射データ取得

実用化
への準
備
完了

工学設計・実規模技術開発（１）原型炉設計活動（実機大超伝導コイル開発試験、原型炉遠隔保守技術の開発、加熱／電流駆動装置開発等）

原型炉の建設と運用（２）原型炉用シミュレーターの開発（３）安全性研究・トリチウム取扱技術（検証と妥当性確認（V&V）を含む安全性検討、トリチウム大量取扱技術開発を含む燃料システム開発等）⑤ブランケット開発
安全実証試験

（４）炉工学と関連基盤研究（設計基準を含む材料開発、計測制御装置開発、熱負荷試験を含むダイバータ開発等）

工学試験（テストブランケットモジュール（TBM））

トリチウム回収実証⑥大型ヘリカル研究⑦高出力レーザー研究⑧社会連携活動

原型炉設計合同特別チームによる鳥瞰
図

学術研究から開発研究への展開も想定

原型炉に向けた社会連携活動の実施

アクションプランの構成図（炉心プラズマの場合）

6．炉心プラズマ

C4:九大応用力学研究所

QUESTへの期待（１）＠STとして・中規模ST装置としての特徴
・ECCD、CHI、高温壁・液体ダイバータ？

＠⾧時間・高密度運転に向けて・EBW実験
＠高温超伝導コイルとして・高磁場化
高温超伝導コイルを磁気浮上させた
内部導体装置Mini-RTでの経験

＠人材育成・アウトリーチ拠点として・九州・東アジア地区の拠点
・ITERのインターンシップ・ポスドク・就職

＠学術交流・学術発信として・応用力学研究所内の他分野との交流

Y. Takase, et al., FEC2016, OV

高温超伝導コイル磁気浮上
内部導体装置Mini-RT
HTSコイル

引き上げコイルビスマス線材テープ

YBCO線材テープ

16高温超伝導コイルの概要
62R150ｺｲﾙ真空容器HTSコイルPCS 輻射ｼｰﾙﾄﾞ

冷媒導入弁

＠冷却
・20Kの低温ヘリウムガス冷却（2台のGM冷凍機）
・着脱式のチャッキ弁、トランスファーチューブシステム（冷却時の真空気密性）
＠励磁
・外部電源による直接励磁・着脱式の電極（電極を液体窒素冷却し、浸入熱の低減）
・永久電流スイッチPCSの開発＝＞ HTSコイル＆PCSコイルをBSCCOで。その後ReBCOへ

Mini-RTでの電子バーンシュタイン波（EBW)実験
FX-SX-B方式

0.5 m19

Mini-RTでのEBW実験（FX-SX-B変換）

谷塚英一
金城清猛
田中正大
加藤の 肇
1.0 GHz
坂田大輔
遮断密度

プラズマ内部での波動の直接計測
・EBW変換を示す短波長の静電モードを観測~20 mm
屈折率１５20

3種類のEBW励起実験

内島健一朗
牧野 航
・弱磁場からのX波入射
岡部圭悟
FX-SX-B法 本田章浩
保坂友一朗
・弱磁場からのO波斜め入射
秋山達郎O-X-B法
中山 龍・強磁場からのX波入射
竹本卓斗
SX-B法

炉設計（ポロイダルーバンドルダイバータ）
球状トカマクはトーラス下部にバンドルコイルを設置しやすい

Y. Ogawa, T. Yamamoto, K. Yonezawa and N. Ohyabu,“A new poloidal-bundle divertor for a sphericaltokamak”, Fusion Engineering and Design, 48 (2000)
339-345.

QUESTへの期待（２）＠人材育成・アウトリーチ拠点として・九州・東アジア地区の拠点・ITERのインターンシップ・ポスドク・就職・若手研究支援
・幅広いアウトリーチ活動

＠学術交流・学術発信として・応用力学研究所内の他分野との交流
・国際的な交流：国際特定研究

海外研修のご提案

ITER 建設サイト
in 南フランス

陽光あふれる南フランス周辺の研修コース例

フランス

アインシュタイン博物館（相対性理論）
CERN（素粒子物理学）

チューリッヒスイス

グルノーブル（研究都市）
ファーブル博物館（昆虫学）
ポン・デュ・ガール（ローマ遺跡・世界遺産）
アンモナイトの壁（古生物学）
モナコ海洋博物館

アルル（ローマ遺跡・世界遺産）
トゥールーズ（航空宇宙）

アヴィニョ
ン
モンペリエ
©ITER Organization

スペイン

MuCEM (欧州地中海文明博物館

超大型国際プロジェクトの現場に行ってみませんか？
ITER機構（国際核融合エネルギー機構）は、世界７極（日本・欧州連合・米国・ロシア・中国・韓国・インド）によって、核融合エネルギーの実現に向けたITERプロジェクトを実施するために設立された国際機関です。新しいエネルギーを実証するための国
際核融合実験炉を南フランスのサン・ポール・レ・デュランスに建設し、国際協力により研究を進めています。

見学内容
・建設サイトを見渡すことのできる見学者センターへ
・見学者センターでは模型等を用いて、装置、建設サイト、ITER計画に関して説明があります。
・バスで建設中のITERサイトに入り、建設中の建屋や組み立て中の設備をご覧いただきます。

ITER建設サイト
エクサンプロバンス
マルセイユ

ITER建設サイト

地中海

バルセロナ（ガウディの作品群）（ITER国際核融合エネルギー機構 https://www.iter.org）＜お問い合わせ＞
XXXXXXXXXXX
E-mail: xxx@xxxxxxxx
TEL: xx-xxxx-xxxx

QUESTへの期待

＠人材育成・アウトリーチ拠点として・九州・東アジア地区の拠点
・ITERのインターンシップ・ポスドク・就職・若手研究支援
・幅広いアウトリーチ活動

＠学術交流・学術発信として・応用力学研究所内の他分野との交流
・国際的な交流：国際特定研究