Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

インフォメーション■会議報告
第２８回国際原子力機関核融合エネルギー会議（IAEA FEC）

今回の会議では，民間資金を使って急速に成果をあげている例が多数みられた．オーバービューでも Tokamak Energy（英：ST），Commonwealth Fusion Systems（米：ト高瀬雄一（東大），小林政弘（核融合研），

カ マ ク），TAE Technologies（米：FRC）か ら の 報 告 が今寺賢志（京大），野澤貴史（量研機構），
池田亮介（量研機構），染谷洋二（量研機構），

あった．
（１）トカマク実験

朝倉伸幸（量研機構），浅井朋彦（日大）

JET（欧）では三重水素（T）実験および D-T 実験の準備が完了してい る．シ ナ リ オ 開 発 に よ り，ITER-like wall

標記会議が２０２１年５月１０〜１５日の日程で開催された．本（ILW）を使った運転領域が拡大され，高温ペデスタルによ

会議は「原子力エネルギーの平和利用に関する国際会議」

るタングステン（W）スクリーニング，小振幅 ELM シナリの第１回（１９５５年，スイス・ジュネーブ）から続いており，オ，Ne のシードガスとしての優位性等，多くの物理解明に核融合を議題にした会合では最も規模の大きい会議であつながっている．様々なアイソトープミックスの実験でる．当初は２０２０年１
０月に開催予定であったが，新型コロナ

ITER における予測の改善に寄与している．破砕ペレット

ウイルスの世界的な大流行のため開催が延期され，また初入射（SPI）によるディスラプション緩和に関する情報がめてのバーチャルイベントとしてインターネット上で開催得られたほか，ITER や DEMO のためのプラズマ対向機器された．そのためか，１２５カ国・地域から登録者数４，２６５（PFC）や核技術検証の場を提供している．現在 T-NBI を人と非常に多くの参加者があり，１３４件の口頭発表，５４４件

使った T 実験が進行中であり，２０２１年７月から D-T 実験がのポスター発表がなされた．プレナリーや口頭発表は事前始まる予定である．

に録画したものが発表時間に配信され，各セッションの最DIII-D（米）では上側入射による off-axis ECCD 効率の改後にそのセッションの司会者と発表者全員が画面に登場し

善，入射角度可変の off-axis NBI による圧力分布幅の拡大

質問に対して答えるという形式であった．今回からカテゴ（アルフベン固有モード制御）による長パルス高性能プラ

リーの見直しがなされ，OV（Overview），EX（Magnetic

ズマ運転の最適化をめざした研究が進んでいる．非接触ダFusion Experiments），TH（Magnetic Fusion Theory andイバータと共存する ITB のある高 !!シナリオ，放射ダイ

Modelling），TECH（Fusion Energy Technology），IFE

バータと共存するペデスタルが最適化されたスーパー H（Inertial Fusion Energy），IAC（Innovative and Alterna-

モードをはじめ多くの興味深い結果が報告された．HHFW

tive Fusion Concepts）に集約された．以下に各分野の概要（ヘリコン波），高磁場側入射 LHW による電流駆動，Wを報告する．

スロットダイバータ等が予定されている．

１．オーバービュー（OV）

り，ボロニゼーションにより３０−６０秒の長パルス運転が可

WEST（仏）では初期実験（２０１７年より Phase I）が始ま
フランスで建設が進行中の国際熱核融合実験能となった．９MW までの ICRF および LHCD パワー入射

炉 ITER の組み立ておよびコミッショニングに向けた進捗

で W のプラズマ内蓄積は観測されていない．ITER 級のプに関する Bigot ITER 機構長からの報告で始まった．クライ

ラズマ対向ユニッ ト（PFU）は健全に 運 用 さ れ て い る

オスタット，PF6 コイルの設置，最初のセクターサブアセ

が，0.3−0.8 mm の設置誤差のあるところで局所的溶融やンブリーの組み上げが開始されており，建設は概ね予定通

クラックが見られる．２０２１年夏からの Phase II 実験では全りに進んでいることが報告された．２０２５年末のファースト

W 装置で１０００秒の H モード定常運転をめざす．

開催国

プ ラ ズ マ お よ び そ の 後 の 研 究 計 画（ITER Research

ASDEX-UG（独）は W 壁トカマクである．コア部およびPlan）の遂行をめざし，困難を乗り越えていく旨の力強い周辺プラズマの輸送モデルに進展があり，コア部乱流輸送決意が示された．

に対する高速粒子の重要性が指摘された．ELM が無い，ま幅広いアプローチのサテライトトカマク計画および日本

たは弱いシナリオの開発が行われており，特に準連続排気のトカマク国内重点化計画として日欧共同で進めてきた（QCE）領域は高パワー，高閉じ込め，高密度，非接触プラJT-60SA の 建 設 の お よ び 研 究 計 画（JT-60SA Research

ズマの共存が可能なので期待される．低振幅 ELM 領域へPlan）策定について報告された．ファーストプラズマに必のアクセスにはセパラトリックス付近のプラズマパラメー

要な設備の建設が２０１９年度末に終了し，統合コミッショニ

タが重要な役割を果たす．２０２３年からはシングルヌルからングは順調に進んでいたが，EF1 コイル接続部の事故によ

スノーフレークまで変化可能な上側ダイバータを使った実り中断していることが報告された．JT-60SA からの成果に験が始まる予定である．
TCV（瑞）は縦長真空容器に可変バッフル板をもつトカは大きな期待が寄せられていることが会議中随所で感じらマクであり，様々な配位の比較が可能である．バッフル板

れた．
６５４

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021の追加により中性ガス圧縮率が上がり，非接触ダイバータ

ラズマに電子ビームを入射することで，.+をカットオフ密も実現しやすくなるほか，高いペデスタル温度が得られ度の３０倍に増加させることに成功している．HIST（兵庫県

る．負三角度プラズマでは揺動レベルが減少し，電子・イ

立大）ではリコネクションによりプラズモイドが次々に生オンとも高い温度が得られるほか，高ベータも得られる．

成されながら閉磁気面を形成していく過程を明らかにし今後バッフル版を順次改造することにより，多彩なダイ

た．TST‐２では，ECW と OH コイルを併用した (/立ち上

バータ配位の比較実験を行う．２０
２１年中には２台目の NBIげで，正曲率の弱い垂直磁場をかけた TPC を用いると，(/を追加し，トルク制御，高速イオン関連実験を行う予定で立ち上げのガス圧領域が広がり，(/増加も速くなることがある．

示された．これは JT-60SA や ITER の立ち上げに有用であEAST（中）は ECH+LH 加熱・電流駆動のみで，ITER-

る．TOKASTAR-2（名大）ではプラズマの上下に設置されlike W ダイバータを用い，コアと周辺部の両立可能な長時た局所ヘリカルコイルによる VDE 安定化に成功 した．

０％）高 #/（２）H モード（'%$1""!
間（６０秒）高 ,
!
#）
&)（５

QUEST では壁温制御により６時間の長時間運転に成功しを実証した．新たに W 下側ダイバータを設置し，加熱・電た．放電時間の上限はモデルで導出した壁飽和時間と同程

流駆動パワーを増強することにより，ITER の運転条件で度である．プラズマ合体を用いた急速 (/立ち上げは TS

００秒以上の H モード運転および１００秒以上の,&)"50％ で４装置群（東大）で開発されてきたが，イオン加熱がリコネ

10 MWのパワー除去の実証が見込まれる．定常運転に必要

クション磁場の自乗に比例するという比例則が ST40（英）な放射ダイバータの能動制御，ELM 抑制，He プラズマ等との共同研究で，*-"2.3 keV まで拡張された．
Globus-M2（露）は &0"1 T の ST である．0.8 T までの実において大きな進展があった．
HL-2A（中）では，DTB を伴う高 #/運転が実証されてお験で，閉じ込め時間が &0にほぼ比例し，衝突度（$!）にほぼり，輸送および閉じ込めに対する不純物の寄与に関する研逆比例することが報告された．ST40（英）は &0"3 T の ST

究，L-H 遷移と ELM 緩和，高速粒子と MHD 安定性の研究である．2 Tまでの実験で1 Tを超えるとイオン温度も蓄積が行われている．２０２０年からは HT-2L の運転が始まっておエネルギーも急激に増加することが報告された．TE 社でり，次世代核融合装置のための高性能プラズマ，多様なダは高温超伝導の開発も順調に進んでいる．MAST-U および

イバータ配位，高熱負荷・高粒子束下におけるプラズマ対

NSTX-U は数年間実験をしていないので OV はなかった

向機器（PFC）の試験と検証，ELM・ディスラプション・が，過去の実験の解析結果が報告された．MAST-U は運転

VDE 緩和等に関する進展が期待される．

を開始し，スーパー X ダイバータにより単位面積当たりのダイバータ熱流束が１桁以上減少するという結果を既に得

KSTAR（韓）では，早期ダイバータ配位形成，中心部に強いピークをもつ高 *-モード，定常高ベータプラズマ，長ている．

時間 H モード等，多様な高性能プラズマが達成された．

（３）ヘリカル実験

RMP による ELM 抑制が達成された．雪崩的な電子輸送や

LHD（NIFS）からは D 実験で高温領域へのアクセスが大

QCM を含む基礎的な輸送過程に関する知見が得られ，対きく拡大したこと，高パワー領域で D の方が強い ITB が得

称性のある多重 SPI の検証が可能である．

られることが報告された．D-H 混合プラズマにおいて，ADITYA-U（印）はトロイダル磁場（&0）1.5 T のトカマ

ITG が支配的な場合はイオン混合状態となり H と D の密度クであり，真空容器壁コンディショニングの最適化および分布が同じになるが，TEM が支配的な場合は非混合状態

リチウムコーティング，ディスラプション緩和のための誘となり異なる密度分布となる．RMP誘起Hモードという新導型ペレット入射装置の開発，２パルスECHによる低ルー

たな閉じ込め改善モードが発見された．

プ電圧立ち上げ，電極を用いたバイアスによる DTM 回転

W7-X（独）では新古典輸送の最適化が予測どおりであ

速度の制御，Ne シーディングによるトロイダル回転およ

ること，乱流抑制が定性的に示されたことが報告された．

び R-I モードへの影響等が報告された．

ペレット入射と ECH のみにより，ヘリカル系で最高の nTτ

このほかポスターでは COMPASS（チェコ），J-TEXTが得られた．排気効率の高い安定な完全非接触ダイバータ（中），FTU（伊），および燃焼プラズマをめざす高温超伝が得られたこと，ダイバータ不純物スクリーニングとリテ

導コイルを用いた強磁場（12 T）トカマク SPARC（米）のンションについて良い結果が得られていること，コア部で報告があった．

の不純物蓄積は乱流が抑制されたプラズマでのみ起こるこ（２）球状トカマク（ST）実験とが報告された．現在，高パワー定常運転への準備が進んでおり，２０２２年秋には水冷ダイバータを使った実験が始ま日本では多くの大学で ST 装置を用いた研究が行われてる予定である．

お り，こ れ ら グ ル ー プ 間 の 連 携 は 核 融 合 科 学 研 究 所（NIFS）に支援されている．ECW/EBW によるプラズマ電

TJ-II（西）では新古典および乱流輸送の検証，ペレット流（(/）立ち上げは LATE（京大）と QUEST（九大）で開

アブレーション，ECH・ECCD によるアルフベン固有モー

発されている．QUESTでは準接線入射で!
/"70 kAの立ちド制御，高速イオンによる帯状流形成，径電場と周辺部プ上げに成功し，準垂直入射では *+"500 eV の電子加熱がラズマ乱流との関係，毛細管多孔性システム（CPS）
を使っ得られている．LHW を使った (２（東大）/立ち上げは TST‐

た液体金属のプラズマへの暴露等の研究が行われている．

で開発されており，高速電子の振舞いを理解するためのモ（４）慣性核融合
アメリカが推進している慣性核融合の３つの方法である

デリング開発が進んでいる．LATE では EBW 立ち上げプ
６５５

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

レーザー間接駆動，レーザー直接駆動，磁化ライナー慣性の混合・分離現象，新しい閉じ込め遷移現象などの実験結

核融合（MagLIF）が紹介された．NIF では過去１年間に核果が示された．日欧共同装置 JT-60SA からは最新の実験準融合出力の大きな進展があった．現状では爆縮が理想より備状況が報告された．

（小林）

劣化する原因として非対称性，ホットスポットミックス，
３．磁場閉じ込め理論・モデリング（TH）

不完全圧縮があげられるが，点火境界へのギャップを埋めるために，爆縮の質を向上させる（圧力の増加），および爆TH セ ッ シ ョ ン で は，計２２７件（OV：２，Oral：２
８，

縮のスケールを増加する（エネルギーの増加）という２つ

Poster：１９７）の発表があった．前回（ガンディーナガル，の道筋が示された．

２０１８年）が１６７件，前々回（京都，２０１６年）が２０３件である（５）理論

ことから，件数は増加傾向にある．大別した内訳は，【閉

プラズマコア部のジャイロ運動論コード（GENE，
GEM）

じ込め・輸送】，【周辺ペデスタル・SOL・ダイバータ】，と周辺部のジャイロ運動論コード（XGC）
を結合させ，エク【MHD・ディスラプション・高エネルギー粒子・加熱】がサスケールプラットホームで FOM＞５０の性能をもつ装置

それぞれ３割程度であったが，そのような枠組みを横断し全体モデル（WDMApp）の構築に成功した．理論に基づいた研究発表が多かったことが本会議の特徴の１つであった．

た統合モデルの開発により，トカマク性能を前もって予測その傾向を象徴的に表していたのが，２件のオーバーする（"predict first"）
ことが可能となり，実験計画の策定やビュー講演であった．Bhattacharjee（PPPL）の講演では，

パルス設計のシミュレーションに使われている．

装置全体を包含したモデリングの構築をめざして，コアプ

ヘリカル系理論の進展は，高速イオンの閉じ込め，乱流

ラズマを対象としたジャイロ運動論コード GENE や GEM

輸送の低減，コイルの複雑さの低減，新たな最適化・設計と，周辺プラズマを対象としたジャイロ運動論コード XGC法，新たな３次元 MHD コードの開発等多岐にわたる．物を連結させたシミュレーション結果について報告があっ理理解の進展により，ヘリカル系の最適化が改善され，優た．一方，Staebler（GA）の講演では，ニューラルネット

れた閉じ込め特性をもつヘリカル配位の設計が可能となっワーク（NN）等を活用することで輸送・加熱・周辺ペデ

た．

スタル・安定性を統合的，かつ高速に評価可能なモデリン（高瀬）

グについて報告があった．いずれも，これまでの要素研究
２．磁場閉じ込め実験（EX）

を包括的に取り扱うことで，より現実に即したプラズマのヨーロッパの大型トカマク JET からは，H モードへの遷再現とその制御を目的としており，１０以上の研究機関がそ移過程を工夫した場合にタングステン不純物の遮蔽が起きれぞれの役割を担うことで，各プロジェクトを組織的に進ることが実験的に初めて観測されたこと，Ne 不純物を導めている印象を持った．

入した場合にダイバータデタッチメントと高いコアの閉じ【閉じ込め・輸送】では Belli（GA）から，周辺部におけ込め性能が実現されたことなどが報告された．中国の中型

る電子の非断熱応答によってジャイロボーム則で予見されトカマク EAST からは，Ne や CD４の不純物を導入するこる同位体スケーリングが反転し，実験で観測されるスケーとで ELM が抑制されること，また ELM が抑制・緩和され

リ ン グ と 一 致 す る こ と が 報 告 さ れ た．ま た Di Siena

る場合には pedestal coherent mode（PCM）が重要な役割（UT）から，イオンサイクロトロン加熱によって駆動されを果たしていることが示された．同様な ELM 抑制についた高速粒子によってイオン温度勾配駆動型乱流が抑制さてはドイツの中型トカマク ASDEX-Upgrade においてもれ，内部輸送障壁が形成されることが報告された．その他

Ar 不純物入射時に起こることが報告された．これら不純にも同位体効果や輸送障壁に関する講演はあったが，それ物と閉じ込め性能，ELM との関係は ITER の運転シナリオ

ぞれ全体で５−１０件程度であった．一方，輸送モデリングに と っ て 重 要 な 知 見 と し て 注 目 さ れ て い る．ASDEX-

やそれを用いたシミュレーションに関する講演は比較的多Upgrade からは，原型炉に向けた運転シナリオとして，比く（全体で２０件以上），特に機械学習を活用したモデリン

較的高い密度で運転することにより ELM サイズを小さくグ開発に関する講演が目立った．例えば Citrin（DIFFE）

してダイバータ熱負荷を軽減し，かつ高い閉じ込め性能をからは，準線形ジャイロ運動モデルに準拠した輸送コード

維持する放電例が報告された．フランスの中型トカマク

QuaLiKizで得られたデータをNNで学習することで代理輸

WEST からは ITER のタングステンダイバータを模したダ送モデルを開発し，それを統合コード JINTRAC に実装すイバータ実験の報告がなされた．プラズマの密度分布が尖ることによって得られた結果がJETの実験を高精度で再現

塔化している状況でもタングステン不純物が中心部に蓄積することが報告された．QuLiKiz を用いた計算と比較してしない放電例が示された．また，タングステンダイバータ

１０５程度の高速化を達成した点についても講演では強調さの様々な損傷の様子が報告された．ドイツのヘリカル装置

れており，前述の Staebler も言及していた"Predict First"

W7-X からは，ITG（イオン温度勾配）不安定性のためにイを重要視していた．

オン温度が抑制されていること，またペレットによる燃料【周辺ペデスタル・SOL・ダイバータ】では，ダイバータ

供給により，この現象が回避できることが報告された．こへの熱負荷やペデスタルの安定性，ELM のダイナミックの他，２６秒以上の安定したデタッチメント放電の結果が示

ス，共鳴磁場摂動（RMP）を用いたそれらの制御など，された．日本のヘリカル装置 LHD からは，高温プラズマのITER や将来装置における重要課題が取り上げられてい

達成，閉じ込め性能への水素同位体効果，軽水素と重水素た．特に今回は，これらの解析に対する標準的なコードと
６５６

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

して確立されつつある BOUT＋＋や JOREK に加え，前述

分散強化（ODS）鋼の開発状況が報告された．数１
０トンクの Bhattacharjee も言及していたように，複数の 新たなラスへのスケールアップを視野に，ODS 鋼の製造検証が進

ジャイロ運動論コードが導入されていた．例えば Hakim

められた．例えば，モックアップ試験によるき裂進展挙動（PPPL）の講演では，新たに開発した電磁ジャイロ運動論の評価ではその十分な健全性が示されるなど，工業化に向

コード Gkeyll で解析を行った結果，ダイバータ板に対するけた着実な進展が示された．日本からは低放射化フェライ

熱流束が電磁効果で１０％程度減少することが報告された．

ト鋼 F82H の材料特性ハンドブックの整備状況が示されまだ ELM や RMP の効果までは着手していない模様であった．材料強度基準値の整備に加え，我が国の第１回中間

たが，近い将来にはそのような効果を第一原理的に考慮しチェックアンドレビュー項目である８０dpa の重照射の結果た包括的なシミュレーションが可能になるものと思われる．

が報告された．また，属性ガイドによる課題の見える化が【MHD・ディスラプション・高エネルギー粒子・加熱】示され，中長期的なデータ整備指針がより明確になった．

では，ITER の最重要課題の１つであるディスラプション

さらに，DEMO 設計に向けた非比例多軸荷重や構造物の脆の講演が多く（全体で２０件以上），逃走電子のダイナミッ

性／延性破壊を考慮した構造設計手法などの新たな課題解

クスやその計測方法，逃走電子や垂直位置不安定性による

決アプローチを共有した．米国からは，プラズマ‐材料相

ディスラプションの予測，およびその低減等が取り上げら互作用（PMI）に係る線形プラズマ装置（PISCES-RF,TPE,れていた．Tang（PPPL）の講演では，再帰 NN を用いて，MPEX）の更新状況が示された．具体的には，１）表面近DIII-D 実験におけるディスラプションの予測を０次元およ傍での照射損傷とプラズマ暴露の高い相乗効果を実現し，

び１次元入力データを用いて行った結果，ディスラプショ

プラズマ対向材の表面からバルクまでの幅広い変化を対象

ンを実時間スケールで高精度に予測したことに加え，それに，PMI プロセスの幅広い空間及び時間スケール課題を解がどの物理的要因によるものかを同定したとの報告があっ明する研究が可能になること，２）各装置には PMI プロセ

た．このように背後に潜む物理を数理統計的に解析するこスを in-operando,in-situ,in-vacuo で測定するための診断装とは，予測の高速化・高精度化に加え，物理そのものの理置が新たに実装され，これまでにない測定が可能となるこ解に貢献するものと考えられる．また，高エネルギー粒子と，３）国際共同ネットワークで各装置の利用が可能であについても講演数が多く（全体で２０件以上），TAE 等の高ることが示されるなど，課題解決に向けた研究開発の加速

エネルギー粒子駆動モードに加え，乱流や MHD モードとが十分期待される内容であった．最後に，トカマク・ダイの相互作用，他のコードや実験との V&V が取り上げられバータにおける不純物の浸食，再付着，ガス滞留を予測すていた．佐藤（NIFS）からは，熱イオンの運動論的効果をるためのマルチフィジックスモデリングアプローチの統取り入れたシミュレーションを行った結果，その運動論的合・検証に関する報告がなされた．質疑では，コストや照効果が MHD 不安定性を低下させ，LHD 実験に対応した高射試験計画に加え，コロナ禍における課題や懸念が共有さ

磁気レイノルズ数領域で高圧力プラズマが維持される結果れた．IFMIF/EVEDA 事業では，遠隔実験ネットワークシが報告された．

ステムの導入により，ただでさえ難しい国際協力事業をコ全体としては，近年の IAEA 会議と同様に，ITERや将来

ロナ禍でも着実に進展することに成功している．今後の研装置で重要な課題に関する講演が変わらず大半を占めてい究開発の新しい可能性として，遠隔実験の高いレベルでのたが，より包括的な物理モデリングの開発やそれを用いた実現性の一端を確認できたのは良かった．一方，照射実験

シミュレーションが多かった．ハードウェアの進展や機械など，個の技術に依存する部分では，遠隔での技術継承の学習的なソフトウェアの革新がそのような研究を後押しし難しさがあるとの指摘もあった．いずれにせよ，国際協力ていることを勘案すると，今後もそのような傾向は継続しを中心に開発が進む核融合炉研究においての人的交流の重ていくであろう．したがって今後は，岸本（京大）が TH

要性が改めて共有された．最後に，材料や PMI に関する各

セッションのサマリー講演でも言及していたように，大規論はポスターを中心に議論されたが，残念ながら全体数は模な統合シミュレーションと数理統計的な解析，そして理少ない印象である．これらの分野を適切にフォローするに論モデリングの３者の間で，データやモデルを相互に輸出

は，関連トピックスごとの国際会合を良く注視する必要が入することで，より複合的な研究が展開されるものと予見

あろう．

される．

（２）ジャイロトロン

（今寺）

（野澤）

工学分野のジャイロトロンに関する発表は，量研機構，
４．核融合炉工学（TECH）

筑波大学，ロシアの応用物理学研究所（IAP），ドイツの（１）プラズマ−壁相互作用，材料

カールスルーエ工科大学（KIT）からの４件であった．量核融合工学に係るプラズマ−壁相互作用，材料につい研機構と IAP はラ ポ ー タ 方 式 の 口 頭 発 表 で 行 わ れ た．

て，オーラルセッションの皮切りは IFMIF/EVEDA 事業

ITER ジャイロトロンは，日本・ロシアともに４本の性能の進展である．２００７年の事業開始から現在に至る重要マイ確認試験（Factory Acceptance Test）を完了させ，ファールストーンを総括し，その上で現在進めるフェーズ B＋のストプラズマに用いる８機が完成した．また，量研機構は，

ビームダンプ統合試験の準備状況と続く超伝導線形加速器

ITER での早期 H モードプラズマ実現をめざす 1.8 T 低磁場との統合試験に関する見通しが示された．次に欧州の材料運転にてプラズマ点火と加熱が可能な 104 GHz（X2 モー開発の一環として，先進構造材料の一つである改良酸化物

ド）と高磁場運転（2.65 T/5.3 T）用の 170 GHz（X2 モー
６５７

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

ド／基本 O モード）の両周波数で１MW 連続運転を可能と（４）ITER・原型炉

する２周波数ジャイロトロンの設計完了を報告した．IAP

以前は区別されていた工学設計・技術開発の３分野は，は，ジャイロトロンの新たな発振手法として空胴内に数

今 回 か ら Fusion Energy Technology（TECH）に 統 合 さ10 kW の外部信号を入力することで周波数ロックを生じされ，４セッション合計２１の口頭発表が行われた．その中でせ，安定な運転領域を拡張することで３
４５GHz の高周波数

ITER関連では，日本DAから２０２０年１月に最初のトロイダでも最大級の発振効率で１MW 出力を可能とするシミュ

ルコイルが指定の公差内（mm レベル）で完成しすでにレーションを報告した．筑波大学からは，28 GHz/35 GHz

ITER へ３機納入されたこと，1 MW，170 GHz ジャイロトの２周波数ジャイロトロンに関して２重サファイア窓の冷ロン８台が完成したことが報告され，特に日本から着実に却性 能 試 験 と 次 期 装 置 pilot GAMMA PDX-SC に 向けた

現地への納入が進められている印象が強かった．日本を始GAMMA PDX での 28 GHz ECH 試験について，14 GHz/

め国際協力によるイタリア担当の負イオン NB 製作も RF

1 MW ジャイロトロンに関して出力効率を改善するためコイオン源の改良や 1 MeV プロトタイプ入射設備も完成がルゲート導波管を出力部に内蔵する新規設計の報告がされ近いことが報告された． ITER-IO からは，２０２８年設置をた．KIT からは，170 GHz/2 MW 同軸空胴共振器ジャイロ

目標とするシャッターペッレットを用いるディスラプショ

トロンと W7-X 向けの 140 GHz/1.5 MW ジャイロトロンのン緩和システムについて最終設計案とトカマク実験での物開発試験を行い，両機ともに短パルス試験にて 1.5 MW 出

理データ取得が進んでいること，ITER のファーストプラ

力を達成したとの報告がされた．また，同軸空胴共振器

ズマに向けたプラズマ制御システム開発の進展状況が報告

ジャイロトロンを用いた 204 GHz 発振のシミュレーション

された．

も行われ，最大 1.8 MW 出力が可能との報告もあった．

原型炉関係では各国の設計総括はなかったが進展分野が（池田）紹介された．以下，（３）炉設計と一部重複するが，日本から（３）炉設計は，ブランケット増殖部の形状をトリチウム増殖率と耐圧炉設計に関わる発表は原型炉を対象とした設計案から中の観点から円筒形に最適化した設計とともに送電電力の評

性子源や工学試験炉としての設計案まで幅広く見受けられ価（250 MW）が報告された．欧州からは，遠隔保守の詳細

た．原型炉設計に関わる発表では染谷（QST）から日本の設計とそのボトルネックとなる冷却管の切断・溶接の技術

原型炉である JA DEMO を対象に特に増殖ブランケットの開発などが強調され，並びに従来のシステムコードを含め簡素化，正味電気出力の概算，及び安全性に関わる想定起

CAD までを総括した設計プロセスの開発が報告された．

因事象について課題点とそれらの解決案について報告がな

米国では従来から建設コストを優先したコンパクトな核融さ れ，"Summary"で 原 型 炉 開 発 に 向 け た 重 要 な 発 表 で合炉が求められていたが，高磁場・高プラズマ圧力のパイあったと評価された．次に UKAEA（英）の O. Crofts から

ロット装置（SHPD）
が近年提案され，高電流密度の TF コ

は EU DEMO を対象に遠隔保守方式の概念設計に特化した

イル，低アスペクト比で高い自発電流プラズマ，液体金属

報告がなされ，遠隔機器による炉内機器の交換手法は炉形

ダイバータの技術開発の必要性が強調された．ロシアの企状と密接に関係していることから当該設計の構築は最重要

業（Super-OX）から高磁場核融合炉の鍵となる新たな高温課題であると報告された．さらに J.E. Menard（PPPL）の超伝導線の生産が報告された．

からは米国の核融合炉パイロットプラント計画などについダイバータ技術では，プラズマ照射装置 Magnum-PSIて報告がなされ，"Summary"では Li 蒸気によるダイバー（オランダ）を使用した W 対向材に対する ITER で予想さタ 部 で の 熱 負 荷 低 減 概 念 に つ い て 注 目 さ れ た．他 方，れる定常・パルス熱粒子負荷に対する寿命評価（レーザーF. Franza（独 KIT），並びに J. Morris（UKAEA）からは，

パルス繰り返し，プラズマ熱粒子および不純物イオン照射

プラズマ仕様，核設計，コイル設計，炉形状および BOPの影響，熱疲労によるクラック発生など）の総括とともに，（バランス・オブ・プラント）に関わる多次元のパラメー

IPP（独）からは中性子照射の増加に対して脆化が懸念さ

タサーベーが可能なシステム・デザインコード（PROC-れる銅緩衝材・冷却管に変わりうる W ファイバーと銅混

ESS+MIRA）について報告され，"Summary"では全ての合技術，NIFS からは高温で使用可能な酸素物分散強化型核融合炉の最適化コードとの評価がなされた．さらに，宮銅合金と W 対向材との接合強化技術の技術開発の成果が澤（NIFS）からはヘリカル核融合炉に向けた開発戦略にお報告された．また，BA で行われた原型炉ダイバータの物

いて，新技術である高温超伝導コイル，ペブルダイバータ

理・工学概念設計に関する日欧の特徴と共通点，開発課題

及び液体増殖ブランケットの総合試験を目的とした装置にの総括が日本側から発表された．加熱技術では，QST からついて報告された．また，後藤（NIFS）からは，トカマク，

JT-60SA 用 0.5 MV 負イオン NB（10 MW）の改良が完了しヘリカル，及びレーザーにおける中性子源としての性能を

100 s 以上連続出力可能となったこと，CEA（仏）からは原

合理的な運用コストでの分析に基づき整理した結果につい型炉に向けた進行波 IC アンテナを WEST に設置したこと，て報告された．今後，炉設計の本来の役割である設計目標

MIT（米）からは高磁場側入射用 LH ランチャーのグリッ（設計値）の具体化による各分野へのフィードバックがまド個体を銅合金粒子から製作しレーザー溶接して完成した

すます重要であり，当分野からの IAEA-FEC への寄与が拡ことが発表された．

大することで，核融合炉開発の加速に繋がると期待され
る．

（染谷）
６５８

（朝倉）

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

５．慣性核融合（IFE）

験）では，金コーンを付けた中実球のターゲットを爆縮

今回 Inertial Fusion Energy（IFE）カテゴリーとしては，レーザーで固体密度の１０倍ほどに圧縮した．コーンによりプレナリー１件（米国），口頭発表４件（米国２件，日本２保持された導波路を通して加熱レーザー（1 kJ）をコア近件），ポスター１
７件の発表があった．以下では主にプレナ傍まで導入し，高密度コアプラズマを電子温度 2 keV まで

リーと口頭発表を簡単にサマリーする．

加熱に成功したとの報告があった．コア領域の圧力は

今回の IFE としての最大のニュースは，なんと言っても

22 Gbar（2.2 PPa）と NIF の２０分の１（５％）であるが，使米国ローレンスリバモア国立研究所（LLNL）が進めてい用した全レーザーエネルギーは 4.6 kJ と NIF のわずか 0.28

る National Ignition Facility（NIF）の成果である（プレナ％であり，高速点火方式が高い効率で高温高密度状態を達リー P. Patel，口頭発表 A. Zylstra）．NIF は間接照射方式で成できることを示した（兒玉）．新しいハイパワーレー

あり，ホーラムと呼ばれる金筒の中心にターゲットである

ザー開発では，非常に高い繰り返し出力が可能な高出力シェルを置き，全エネルギー 1.6 MJ・１９２本のレーザーをレーザーの開発が進行していると報告された，既に 10 J/

金筒の上下の穴からホーラム内壁に照射する．金が加熱さ

100 Hz のシステムが稼働しており，100 J/100 Hz の Senju

れ輻射される X 線によりシェルを球対称爆縮する．今回のレーザーの開発が着々と進んでいる（河仲）．Senju レー

発表では，核融合燃焼による中性子エネルギーが，これま

ザー１００ユニットで構成されるメガワットレーザーシステ

で の 最 大 値 の３倍，最 大 170 kJ に 達 し た と 報 告 さ れム（10 kJ/100 Hz）の J-EPoCH が提案され，データ駆動にた．２０１２年の最初の NIF 実験で発生した中性子エネルギー

よるレーザー核融合研究の新しい展開が提案された（兒

約 10 kJ から，様々な技術的な問題をクリアし，またター

玉）．100 Hz の高繰り返し実験が可能なハイパワーレー

ゲットやホーラム等のデザインを変えることで，点火のブ

ザーは，これまでのレーザー核融合実験と比べ何桁も大量

レークイーブンの８３％に相当するところまで駆け登った．

の実験データを蓄積することが可能となる．統計的精度が１９２本のレーザーはホーラム上下の小さい穴を通って格段に上がることになり，シミュレーションモデルの高精

ホーラム内部を伝播 し，内 壁 面 を 加 熱 し X 線 を 輻射す

度化，データ駆動によるインフォマティクスを活用した新る．加熱されたホーラム内壁面から膨張したプラズマがたなレーザー核融合研究の展開が期待される．

レーザー伝播路に広がり，レーザー光と干渉することで今回の会議では，欧州からの口頭発表はなかったが，レーザー光のエネルギーのバランスが崩れる現象（CBET:NIF と同じデザインの仏国 LMJ の建設が進んでおり，爆縮Cross Beam Energy Transfer）が，爆縮のパフォーマンス

実験などが開始され，建設が順調に通り進んでいることがを下げる要因であり，克服すべき課題であった．今回の実ポスターで報告されている．

験では，これまでより大きなホーラムを使うことでレー

FEC2020 では，開催地として南仏ニースを予定していたザー光とプラズマの干渉を低減し CBET を改善した．さらため，明るい太陽の下，カラフルな市街や賑やかビーチをにターゲットのシェルサイズも大きくし輻射された X 線と期待していた参加者も多かったと想像するがが，オンライ

シェルの結合効率（X 線が当たりやすい）を高くすること

ン開催となったのは残念であった．特にオンライン会議でで，シェル表面に付与されるエネルギー値は 250 kJ と２０１９のポスターセッションは盛り上がり欠け，実質的な議論は

年の実験での値の６０％増に改善された．シェルサイズが大難しかったのではないだろうか．次回は現地で開催できるきくなったことにより燃料の爆縮運 動 エ ネ ル ギ ーは約ことを期待したい．

（千徳）

15 kJ と少し減少したが，核融合反応で発生した中性子の６．革新的・新核融合概念（IAC）

総エネルギーは最大で 170 kJ となった．これは爆縮される
燃料の運動エネルギーの１０倍以上，シェルに付与された爆

IAC セッションでは，TAE Technologies（TAE）テクノ

縮エネルギーの約７０％に相当する．コアの中心圧力は 400

ロジー社より，同社の大型 FRC 実験装置 C-2W に関するGbar（４０ペタパスカル），点火条件の指標となる圧力と閉Overview が口頭発表された他，１１件のポスター発表が行

じ込め時間の積（!"）は点火要求値の８３％に達し，!粒子

われた．ポスターの内訳は，ロシア・Budker Institute ofの燃焼が進行している．ホーラム形状を筒型からラグビー

Nuclear Physics か ら 磁 気 ミ ラ ー に 関 す る も の が３件，

ボールのような樽型に大型化することで，輻射源である

FRC，プラズマフォーカスがそれぞれ２件であり，そのホーラム内面からシェル表面への距離を均一化し，レー他，Z ピンチ，高ベータ球状トカマク，レーザー生成プラズ

ザー光のエネルギーバランスを改善することでシェルに付マに関する発表があった．

与 さ れ る エ ネ ル ギ ー を 450 kJ に 増 や す 新 デ ザ イ ン

TAE による Overview 発表では，可変エネルギー NBI（HVAC）も提案されている（口頭発表 Y.Ping）．さらには（15−40 keV，〜21 MW）により性能が向上した C-2W 装置

現在 1.6 MJであるNIFレーザーのエネルギーを2.6 MJに増による FRC 実験の成果が報告された．最長で 30 ms の間，強する計画が進められているとの報告があった．点火への定常維持される電子密度〜1−2×1019 m3 の FRC において，

期待が高まっている．

3 keV を超えるプラズマ温度が達成されている．また，AI

日本からは大阪大学レーザー科学研究所（レーザー研）

を用いた Google との共同研究などについても報告され，注から２件の口頭発表（兒玉・河仲）があった．レーザー研

目を集めていた．TAE のOral発表に対しては，会議直前にでは，高速点火方式という高密度爆縮とコア加熱を分離す

同社から行われたプレスリリースの影響もあり，今後の開る 方 式 が 研 究 さ れ て い る．高 速 点 火 実 験（FIREX-I 実

発計画に関する質問が多くなされていた．日本からは，日
６５９

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.11 November 2021

本大学における FRC 衝突合体生成の実験結果が報告され，今回の会議では行われていなかった．

激しい擾乱をうける衝突合体後，FRC が再形成される観測

IAC 分野では，民間企業を中心に世界的に研究が活発化

結果が発表された．また，この他に，FRC に関する２件のしており，建設中・計画中のものを含めると世界の核融合理論シミュレーション研究が，他のセッションで発表され装置のおよそ３割に当たる約３０の装置がこの分野に関連すた．

るものである．特に民間核融合企業が集中する米国におい

磁気ミラーに関する発表は，新たな超伝導マグネットをては，政府が推進する PPP（Public-Private Partnership）の用 い て 改 良 さ れ た GDMT（Gas-Dynamic Multimirror

協力もあり，核融合実験装置の約６割が IAC に関するもの

Trap）装置の成果について，ECRH による高ベータ化を達である．例えば昨年度の APS-DPP 会議では TAE 社だけで成した実験結果を中心に報告がなされた．Z ピンチについ約３０件の発表があり，その他民間企業からの発表も多数ては，ワシントン大学と，同大学発のスタートアップ企業

あった．一方，本会議における民間企業からの IAC 関連のである Zap Energy 社（Zap）の共同研究の成果として，シ

発表は，TAE と Zap のみであり，速報性など様々な観点かアフローにより安定化された重水素 Z ピンチプラズマにおら，本会議が民間核融合開発の形態に合致していない可能いて !!!が達成され，また核融合反応由来の中性子が観性が伺える．

測されたとの報告がなされた．一方で，前回イタリアや中（浅井）（原稿受付：２０２１年８月４日）

国から４件の報告があった逆磁場ピンチに関する発表は，

６６０