○参考人（中井貞雄君）　大阪大学の中井でございます。
　資料といたしましては、Ｂ４の「レーザー核融合　現状と展望」と書いた要旨、それからＯＨＰのコピーといたしまして、同じタイトルのＡ４のカラーゼロックスのとじたもの、それといま一つ、私どもの研究センターの要覧がございます。
　では、発言要旨に従いまして説明させていただきます。
　発言要旨の一番上には、「化石燃料の枯渇、地球環境の悪化により無尽蔵でクリーンな核融合エネルギーの開発が人類の文化的生存にとり、重要な課題となってきた。」と。特に昨今の環境問題を乗り切るというふうなことでは、抜本的対策というのは核融合をおいてないんではないかと研究に携わる者としては思っております。
　その次に、核融合の方式には物理的にもあるいは技術的にも全く異なる二つの方法がございます。その一つが磁場閉じ込め核融合で、ただいま吉川さん、飯吉さんが御説明された分でございます。私どもがやっておりますのは慣性閉じ込め核融合。どうして慣性閉じ込めというかというのは後で御説明いたしますが、現在はしーザーを使って核融合を行っておりますのでレーザー核融合という名前で呼ばれております。
　レーザー核融合でございますが、レーザー核融合では、重水素、三重水素、これは核融合燃料でございますが、これをガス状のプラズマにして磁場で閉じ込めるというのが磁場核融合でございます。私どもの方は、ガス状では使いませずに、これを冷却しまして固体にいたします。冷却固化し、球状のペレットというものをつくります。この非常に小さな球状のペレットに周りから非常に強力なレーザー光を集光投射いたします。そういたしますと、表面が加熱されまして燃料表面にプラズマが生成します。このプラズマが球対称的に噴出する。外向きに球対称的に噴出いたしますと、外向きに噴出しますから反作用は内向きに向かいます。球対称的に膨張いたしますからその反作用はすべて球の中心に向かいます。そういう形で燃料球全体を圧縮いたします。そうしますと、圧縮されることによって温度が上がり、密度が上がります。そうすると一挙に核融合反応が起こる。核融合反応の速度というのは密度の二乗に比例いたしますので、密度が上がると、それの二乗に比例して反応速度が上がります。ですから、一挙に核融合反応が起こる。
　一挙というごく瞬間に起こるという意味は、燃料が膨張してなくなるよりも早く核融合反応が起こる。膨張によって雲散霧消してなくなるという時間は何で決まるかというと、その物の慣性で決まるわけでございます。物には、いつまでも静止しているものは静止する、動いているものは動き続ける、そういう慣性力というのがございます。圧縮して高温、高密度にいたしまして、それが慣性によって静止している間に核融合反応が一挙に終わってしまう。そういうことでレーザー核融合のことを慣性閉じ込め、こう申しているわけでございまして、要するに、平たく言えば閉じ込めはしないのであるということでございます。自分自身の物の性質に基づいて、静止している間に核融合反応を起こしてしまうということでございます。
　その辺のことはＯＨＰの一ページ、図１というところに書いてございますが、一番左の端、燃料ペレット、ブルーの色で示されてございますが、それに周りからレーザー光を当てます。そういたしますと、表面だけに高温のプラズマができて、中は加熱されないままの状態です。高温の状態が表面だけにできるというのがここのポイントでございまして、中まで熱くなってしまいますとこれはだめなのでございます。といいますのは、磁場閉じ込めと基本的に違いますので、ちょっとその辺の説明をＯＨＰでさせていただきます。
　これがレーザー核融合と磁場閉じ込め核融合を対比して示したものでございまして、先ほど来御説明がありましたように、コイルに磁力線を流してガス状のプラズマを閉じ込める、これが磁場閉じ込めでございます。
　私どもの方は、燃料ペレットに周りからレーザーを照射してこの燃料ペレットをさらに圧縮する。もともと固体密度ですから非常に密度が高い。それをさらに圧縮加熱するということで核融合反応を起こすわけでございます。
　先ほど来ロケットという話が出てまいりますが、ロケットといいますのは、類推はこういうことでございまして、ロケットというのは、こうロケット本体がありまして、後ろに噴煙を噴いて、ロケット本体はこちら向きに飛んでいきます。レーザー核融合の場合は、ロケットが球対称に配置されていまして、噴煙をすべて外向きに噴き出す。そうしますと、ロケット本体は内向きに進みます。そういうことで内部を圧縮する。先ほど言いました全体が熱くなったらだめだというのは、ロケット本体まで熱くなったらだめで、噴煙の部分だけが熱くなって噴き出す、内部は冷たいまま圧縮によって温度が上がるということでございまして、これを爆縮と申しておりますが、燃料を爆縮によって高温、高密度にするということでございます。
　その次、要旨の第三番目の段落でございますが、今のような原理からいたしまして、レーザー核融合研究の推進には、ハイパワーレーザーの開発というのが技術的には必須の要件でございます。現在私どもの方で用いております激光ＸＩＩ号といいますガラスレーザーは、一九八三年に、完成時世界最高の出力と性能を持って完成いたしました。「以来六年間、関係当局の適切な御支援のもと」と書いてございますが、これだけの世界最大のレーザーを定常的に動かすということになりますとそれなりの手当てが必要でございまして、マンパワーといたしましても予算的にも必要でございまして、六年間定常的にこの規模のレーザーが動いてきたということは世界的にも非常に大きな技術的な完成でございます。
　そういうことで、レーザー核融合の基礎である先ほど来説明いたしました爆縮の物理に関しましては、画期的な成果を挙げ、世界のトップレベルを走ってまいりました。この成果に基づきまして爆縮性能を向上させ、十兆個の核融合中性子の生成と、ごく最近には固体密度の六百倍という超高密度の達成というふうなことで、これはいずれも世界記録でございますが、六年間の研究のプロセスでは、その都度その都度世界の最先端の記録を出してきております。
　レーザー装置のその構成、仕組みというのは図２にございますが、図２の左上のところに発振器というのがございます。ここからレーザー光線が射出されます。その発振器から出てきたレーザー光線は非常に微弱なものでございますが、レーザー光線としまして非常に質のいい光ということが言えます。それを——その次にロッド型増幅器とあります。これは光を増幅する装置でございます。その光を光のままで増幅する、どんどん強くするわけでございます。強くすると同時にレーザービームのビームの口径を大きくいたします。ビームの口径を大きくしてさらに増幅するということを繰り返しまして、最終的には激光ＸＩＩ号のレーザービームのその口径、ビームの直径は三十五センチでございます。それを波長変換いたしまして、赤外光、赤で書いてございますが、ガラスレーザーの赤外光を、二倍高調波と言っていますが、グリーンの光あるいはブルーの光に光の色を変えまして波長を短くいたします。そしてレンズで集光して燃料ペレットに当てる。激光ＸＩＩ号は、こういうビームが十二本ございまして、大きさは、これは人の形がかいてございませんのでわかりませんが、発振器を出まして右下のターゲット核融合燃料ペレットに当たるまでの全長は三百メーターでございます。
　その次の図３に、激光ＸＩＩ号のレーザー光を増幅する部分が写ってございます。ちょっとゼロックス写真で汚ないものですから、これで。
　これがレーザーの増幅部でございます。レーザー光は向こうからこのパイプの中を伝搬しながらやってまいりましてどんどんどんどん強くなります。同じようにこのパイプの中を伝搬してくるということでございます。伝搬してきたものが最終的には、これが核融合チャンバーでございまして、直径二メーターございますが、それに四方八方からビームがやってくる。この部分で光を赤外光からグリーンに変えておりますので、これ全体の色調がグリーンに見えておりますが、これはその波長、光の色を変えたものが散乱してグリーンに見えております。
　以上がレーザー装置でございますが、研究の進展状況につきましてその次、要旨の四番目の段落に書いてございます。
　レーザー核融合の科学実証に必要な核融合点火、ブレークイーブンを実現するプラズマ条件というのがございますが、この核融合点火ないしブレークイーブンといいますのは、これは燃料にレーザーを投射いたします。投射したレーザーのエネルギーと核融合で発生したエネルギーと比較いたしまして、投射したレーザーのエネルギーに等しいだけの核融合エネルギーが出るというのがブレークイーブンでございます。これは自分のことは自分で稼ぐという親離れしたという状況に対応するかと思いますが、エネルギーの収支バランスが成り立ったという点でございます。その点で物理的には核融合点火というのが起こります。
　この核融合点火と申しますのは、核融合をレーザーで開始いたしますが、レーザーで開始した核融合が自分自身で自分自身の燃料を加熱して燃える、その燃えるための条件でございます。それが核融合点火。これはレーザー核融合での科学実証と我々申しておりますが、そういう科学実証の条件といいますのは、温度が五千万度、それから圧縮するプラズマの密度が五百から千倍、これは五百から千倍の圧縮と書いていますが、固体の重水素から出発いたしまして、固体をさらに五百倍ないし千倍に圧縮いたします。それから圧縮された燃料の密度と半径の積でございます。これは大きさでございます。大きさが〇・三グラム・パー・スクエアセンチメーター、要するに密度が一グラムとしますとその半径が〇・三センチという、密度と半径の積でございます。これは燃料の大きさと考えていただいたら結構かと思います。温度、密度、それから密度と半径の積という、こういう条件が必要でございます。
　それに対しまして、現在どれだけの値が達成できているかと申しますと、温度では五千万度を優に超えて一億度というのが達成されております。密度に対しましては六百倍というのが達成されておりまして、ほぼそのブレークイーブン点火に必要な条件が達成されております。ただ、密度、半径積というのは〇・一グラムで、これは目標値の〇・三グラムに対してほぼ三分の一。これは燃料の大きさでございますから、使用するレーザーのエネルギーを上げれば大きくできる。ですから研究として難しい、あるいは物理的に解明すべき問題というのは、温度を上げることと密度を上げることでございまして、その物理の基礎に関しましては、ほぼ目標を達成したという状況でございまして、あと燃料の大きさを大きくするということが必要でございます。
　その辺のところが図の５、６、７、８というところに書いてございまして、図５でございますが、これは左側に点火条件、それに対しまして右側に達成値が書いてございます。密度と半径の積、密度掛ける半径の値以外のところはほぼ点火条件を満たしております。これが二十キロジュールまでのレーザー、激光ＸＩＩ号で達成されておりますので、この値からレーザーエネルギーを百キロジュールにいたしますと、核融合点火あるいはブレークイーブンの達成というのが可能であるという見通しが得られるようになってまいりました。
　爆縮というのは、先ほどから何回も申しておりますが、爆縮の様子を図６に示してございます。図６は燃料ペレットにレーザーを照射した結果起こる爆縮の過程を高速のこま撮り写真で撮ったものでございます。最初のペレットの初期径というのがその左下のところに数値で書いてございますが、ペレット初期径四百九十四ミクロン、ほぼ〇・五ミリでございます。それにレーザー光を投射いたします。そうすると、爆縮、圧縮が開始しまして、順次時間を追っていくに従って燃料球が小さく圧縮されている様子がわかります。四つ目のこまに最大圧縮の時間が写っております。その後膨張する。この最大圧縮のときに核融合反応が一挙に起こるわけでございます。これはちなみにこのカメラの、エックス線で撮っておるカメラでございますが、カメラの露出時間といいますのは八十ピコ秒、一ピコ秒というのは一兆分の一秒でございますので、八十ピコ秒というのは一兆分の八十秒ということになりまして、これは現在の高速カメラの最高の値ではないかと思います、こういうイメージとして撮れる写真としましては。こういうふうにレーザーによる爆縮というのがほぼ我々が理論的に予測しているとおりに起こっているということがつかまえられました。
　その次のページには、最近の核融合、爆縮プラズマの記録が上昇してきているということを示しております。左側は、横軸が年度、一九七四年から始まっておりますが、縦軸が核融合発生中性子数でございます。核融合反応が起こりますと中性子が出てまいりますので、どれだけの核融合が起こったかということは中性子の数を数えることによって評価できます。これで核融合の結果発生したエネルギーを評価することができます。一番新しい記録では、十の十三乗、十兆個でございます。このときの温度は一億度に達しております。
　それから、密度を上げるという方向では、右側のグラフでございますが、これはなかなか実験的には難しいのでございます。核融合で中性子を出すより密度を上げる方が難しいものですから、その横軸の年度はかなりおくれてございます。八二年あたりから記録があらわれていまして、その後ずんずんずんずん進んでおりまして、ことし六百倍の圧縮というのを達成いたしました。この値は、アメリカの記録が現在固体密度の百倍から二百倍でございますので、六百倍の圧縮を達成したというのは非常に大きな記録の上昇でございまして、せんだってのアメリカの物理学会に招待されまして、この結果を報告してまいりました。これでレーザー核融合に対する見通しが立ったというふうなことが言えると思います。
　それで、レーザー核融合の総合的な性能ということに関しましては、こういう密度とか温度とか中性子とかいうものに関しましてそれらを総合した値としましてペレット利得というものがございます。これは先ほど言いました投射したレーザーのエネルギーと核融合で発生したエネルギーとの比でございまして、その比が一のところがブレークイーブンでございます。これまでどういうプロセスでペレット利得が上昇してきているかというのを示すのが図８でございます。
　一番最初のころは一九七四年からプロットされておりますが、レーザー核融合の最初の日米セミナーが一九七二年に京都で開催されました。そのときは、まだレーザー核融合というのが研究として世に出てきた当初でございまして、そのときに、私は今も覚えておりますのですが、伏見先生がその日米セミナーの冒頭で、レーザー核融合というのは新しい方式の核融合である、ダークホースであるが、これが将来ホワイトホースになるかどうかは君たちの努力次第であるというふうなことをたしかおっしゃったと記憶しておりますが、それがダークホースからだんだんだんだん上へ下がってまいりまして、ブレークイーブンの線にこのぐらい近づいてまいりました。投射したレーザーのエネルギーのほぼ百分の一程度の核融合エネルギーが出る。先ほど来御説明いたしましたように、爆縮実験の成果が着実に出ておりまして、これまでの物理実験あるいは物理的に解明された状況を考慮しますと、百キロジュールのレーザーでブレークイーブンを達成するということはほぼ間違いないというふうに確信できるところまで参りました。
　その次の図９でございますが、これは今のペレットゲイン、ペレット利得とは若干異なる核融合の総合的な評価の図でございまして、横軸がイオン温度で、十ｋｅＶ、十のところは一億度でございます。縦軸がプラズマの密度と閉じ込め時間の積でございまして、十の十二乗から十六乗までございます。この値は、ｎτというのは、先ほどの磁場閉じ込めにも出てまいっておりますが、私どものところのレーザー核融合では、ｎが、密度が極端に高い。ｎが非常に大きく、そのかわりτが非常に小さいということで、ｎ、τの積としては磁場閉じ込めとほぼ同じ値ということになるのでございます。
　グリーンの色で書いてあるところがこれまでの実験成果をプロットしたものでございまして、これまでの実験成果で予測いたしまして、ブルーのところというのがブレークイーブンあるいは核融合点火の領域でございますが、これがブルーの百キロジュールのレーザーでほぼ達成できるであろうという見通しでございます。さらにもう一段上に核融合炉の条件というのがございますが、これは実用炉ではこの領域にいくということで、百キロジュールで科学実証が可能であるということがこれまでの実験結果で評価できます。
　その次に、その百キロジュールのレーザーがどのように技術的に建設可能なのかどうかということでございますが、その次のページは、現在の激光ＸＩＩ号が入っております建屋と、その建屋の中に配置してあります激光ＸＩＩ号のレーザー装置を示しております。
　これは同じ写真でございますが、これが私どもの現在のレーザー核融合研究センターの実験棟でございます。グリーンで書いてありますこの部分が、現在の激光ＸＩＩ号でございます。現在の激光ＸＩＩ号の一つのビームを二つに分けます。そうしますと、現在の激光ＸＩＩ号というのは、十二本のビームがございますので、十二本のビームが二十四本になります。二十四本のビームそれぞれにブースターアンプといいますか、最終増幅器を増設することによって二十四本のビームで百キロジュールのレーザーシステムができるということで、現在の激光ＸＩＩ号の技術の延長上に百キロジュールというのは建設されるわけでございまして、二十四ビームは最終的にはこのターゲット、この部分にレーザーを集光しまして核融合反応を起こすわけでございます。
　これに必要な技術といいますのはハイパワーレーザーの最先端技術でございまして、一番大きな問題は、口径の大きな三十五センチのレーザー光をその光のままで増幅するという増幅器でございますが、これはほぼ開発が終わっております。
　それから、先ほど言いました爆縮の効率を上げるために必要なレーザーの光を変える、赤外からグリーンとかブルーに自由自在に光の色を変える、そのために必要な波長変換素子でございますが、これは単結晶でございます。特殊な光の波長を変えるための単結晶でございまして、このサイズで原子が整然と結晶成長に従って並んでできているというそういう大きなもので、これも世界最大の単結晶でございまして、私どもの方の大学で開発をしたものでございます。
　さらに、大口径のレーザー光を自由自在にガイドいたしまして燃料ペレットに集光照射するという光の耐力の非常に強い光学素子、しかも大口径の光学素子、こういう技術が必要になりまして、それぞれに関しまして関係企業あるいは企業ができないものは大学でやるというふうなことで準備を整えております。
　その次は、要旨に従いまして最後の段落でございますが、レーザー核融合研究の進歩は非常に目覚ましい、かつまた先端技術としても大きな期待の寄せられているレーザー技術ということでございまして、レーザー核融合は世界的に非常に大きな展開を見せようとしております。ヨーロッパでは、これまで各国がそれぞれに小規模なレーザーを持って研究を行ってまいりましたが、最近に至りまして日米の研究成果、あるいは研究の進展に刺激されまして、ＥＣとして連合して、百キロジュールというレーザーの建設の計画が検討されております。
　米国では、現在稼働中のノバレーザー、これは私どもの激光ＸＩＩ号よりも大きなレーザーでございますが、それからオメガレーザー、これはロチェスター大学にございます。このレーザーの増強改良を進めるということで、現在進めております。
　それと並行いたしまして、出力がメガジュール、——といいますのは百キロジュールの一けた上が一メガジュールでございます。出力がメガジュールのレーザーの建設ということを標的にいたしまして、ＬＭＦと書いてございますが、ラボラトリー・マイクロ・フュージョンという計画を、これは現在レビュー作業でございますが、アメリカの国会の要請を受けた科学アカデミーと米国のエネルギー省、ＤＯＥでございます、この二つのところで並行して進めております。エネルギー省のレビュー作業の報告は、ことしの五月に第一歩といいますか、中間報告が出ました。科学アカデミーのレビュー作業の報告はせんだって終わりまして、来年一月の十五日に出るということでございます。これは、メガジュールという現在我々が目標としておりますレーザーのさらに一けた大きなレーザーをつくって、ペレット利得を一挙に核融合炉をつくるのに必要な条件に持っていこうという野心的な計画でございまして、そういうものを米国は進めているというふうな状況でございます。
　そういうバックグラウンドといたしまして核融合炉に関しましてのいろんな検討も進められております。
　これは私どもの方が概念設計として行いました核融合炉、千里一号というものの概念図でございます。この部分で燃料ペレットにレーザーを当てて核融合反応を起こします。ここで発生したエネルギーを流体に与えまして、リチウムなんでございますが、流体を加熱しまして熱交換して、さらにもう一段熱交換して発電所に持っていく。レーザー装置はこちら側にございまして、レーザー装置から光だけをこう送りまして、その核融合チャンバーに光を導きます。こういうことで、レーザー装置とその核融合炉そのものとをセパレートしておけるというのもレーザー核融合炉の非常に大きな特徴でございます。それと、この部分が非常にシンプルに丸くて、レーザー光をただ四方から入射するだけというような、非常にシンプルな構造になるということも、レーザー核融合の実現性に関する非常に大きな特徴でございます。
　同じようなことをアメリカにおきましても設計はやっておりまして、この部分がレーザーのビルディングでございまして、これはアメリカのローレンス・リバモア研究所の概念設計でございます。レーザー光を送りまして、その反応リアクター、核融合反応炉にレーザー光を導きます。向こうからもこう導く。この部分を拡大したのがこれでして、レーザー光が入ってこの部分で核融合反応を起こして、周りのブランケットがその熱エネルギーを受け取るというふうなデザインになっております。そういうことで、レーザー核融合に関しまして、世界的に非常に大きな展開を見せようという状況でございます。
　以上で説明を終わらせていただきますが、アメリカのレーザー装置の写真でございますが、これはノバというアメリカの現在世界一、激光ＸＩＩ号が世界一でできましたのですが、その四年ほど後にできまして、これができてからこれが現在世界一のレーザーで、激光ＸＩＩ号は世界二位でございます。三番目はずっと落ちますので、私ども世界最高級といつも言っておりますが、現実はこちら側が三倍程度大きなレーザーでございます。ただ、爆縮実験に関する記録は私どもの方が先行しております。
　それから、アメリカのロチェスター大学というところでやっております、これは大学でやっておるレーザーでございますが、そのオメガというレーザーでございます。これは四、六、二十四ビームのレーザーでございます。
　最後に、これは日米の核融合予算の推移でございますが、資料を取りまとめますと、我が国の磁場核融合の予算と慣性核融合の予算とを同じ上下の目盛りでプロットしてございます。アメリカの磁場核融合の予算の年次推移と慣性核融合の年次推移をやはり同じ尺度で上下に目盛ってございます。こちら側の円とこちら側のドルとは一ドル百五十円で長さをそろえてございます。そういうことで比較いたしまして、アメリカが慣性核融合に非常に大きな力を入れているということがおわかりいただけるんではないかと思います。
　以上で私のレーザー核融合に関する説明を終わらせていただきます。
　どうもありがとうございました。