東京大学・Starlight Engine・京都フュージョニアリング、FASTプロジェクトにおけるダイバータプラズマ研究で共同研究契約を締結

国立大学法人東京大学、Starlight Engine株式会社、京都フュージョニアリング株式会社の3者は、2030年代の発電実証を目指す「FASTプロジェクト」におけるダイバータプラズマ研究について、共同研究契約を締結したと発表した。

今回の共同研究では、核融合炉の安定運転を左右する重要領域である「ダイバータ」に着目。東京大学大学院新領域創成科学研究科の研究チームと、FASTプロジェクトを推進するStarlight Engine、さらに核融合炉工学に強みを持つ京都フュージョニアリングが連携し、次世代フュージョンエネルギーの実現に向けた研究開発を加速させる。

発電実証を見据えた日本発の産学連携

近年、世界各国でフュージョンエネルギー（核融合エネルギー）の開発競争が激化している。そうしたなか、日本では2024年11月、2030年代の発電実証を目指す民間主導の産学連携プロジェクト「FAST」が始動した。

FASTでは、核融合炉のプラズマ閉じ込め方式として「トカマク型」を採用。トカマク型は、世界的に研究蓄積が最も多く、豊富な実験データを有する方式であり、技術リスクやコスト管理の観点からも実用化に近い方式として期待されている。

プロジェクトには、Starlight Engineを中心に、日本を代表する核融合研究者や産業パートナー、国際連携パートナーが参画。京都フュージョニアリングも炉工学分野で重要な役割を担っている。

核融合炉の鍵を握る「ダイバータ」 超高熱環境で炉を守る重要機器

今回の共同研究のテーマとなる「ダイバータ」は、核融合炉内で発生する不純物や熱を排出するための重要機器だ。核融合反応では極めて高温のプラズマが発生するため、炉内部には大きな熱負荷がかかる。安定した発電運転を実現するには、その熱や不純物を効率的に制御する必要がある。

特に、ダイバータ領域におけるプラズマ挙動の理解は、炉全体の安全性や耐久性に直結する課題であり、商用化を見据えた核融合開発において重要な研究テーマとなっている。

シミュレーションを通じて熱負荷や粒子輸送を評価

本研究では、林助教を研究代表として、ダイバータの設計・運転シナリオに大きく影響する熱負荷、粒子輸送、プラズマと壁材の相互作用などを評価する。

具体的には、1次元プラズマ輸送シミュレーションを活用し、不純物ガスパフによる放射冷却やリサイクリング率の検討、荷電交換による第一壁への中性粒子フラックスの推定、さらには許容可能なペデスタル温度密度条件の導出などを進める予定だ。

また、梶田教授はプラズマ計測やプラズマ–材料相互作用研究の第一人者として知られ、炉壁材料研究や表面改質技術にも強みを持つ。一方、林助教は核融合科学研究所（NIFS）での研究経験を持ち、非接触ダイバータプラズマ研究などの知見を有する。

両氏の専門性に、京都フュージョニアリングの炉工学技術と、Starlight Engineのプロジェクト推進力を掛け合わせることで、FASTに最適化されたダイバータ開発を進める構えだ。

「実用化に向けた重要な一歩」 3者が連携強化に期待

今回の発表にあたり、東京大学の梶田教授と林助教は、「フュージョンエネルギーの実現には、プラズマと材料の相互作用の理解が不可欠であり、これまでの研究成果をFASTのダイバータ設計に活かしたい」とコメントした。

また、Starlight Engine 代表取締役社長CEOの菊地 清貴氏は、「機器やシステム開発には研究者との連携が欠かせない。ダイバータプラズマ研究をともに進められることを心強く感じている」と述べた。

さらに、京都フュージョニアリング 代表取締役社長COOの世古 圭氏は、「ダイバータはフュージョンプラントを構成する重要機器であり、今回の連携によってFASTの重要設計をさらに前進させられる」と期待を示している。

世界的に核融合開発が加速するなか、日本発の産学連携プロジェクトFASTが、2030年代の発電実証に向けてどこまで技術的ブレークスルーを実現できるのか、今後の動向が注目される。

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（TOMORUBA編集部）