米国エネルギー省は火曜日の朝、ローレンス・リバモア国立研究所の科学者らが核融合反応で純エネルギー増加を達成したと発表した。これは、人類が信頼性の高い炭素排出ゼロのエネルギー源を追求する中で誇るべき目標である。
核融合反応の成功自体は目新しいものではないが、この分野は誕生以来、大きな問題に悩まされてきた。科学者たちは、投入したエネルギー以上のエネルギーを反応から得ることができていないのだ。そして今、それが現実になったのだ。
カリフォルニア州の国立点火施設（National Ignition Facility）による画期的な成果は、日曜日にフィナンシャル・タイムズ紙で最初に報じられ、本日政府関係者によって確認されました。今朝のエネルギー省の記者会見では、科学者と政策専門家がこの画期的な成果について説明しました。
点火に成功したことは、科学が「世界に革命を起こす可能性のあるクリーンなエネルギー源に向けて最初の試行的な一歩を踏み出したことを意味する」と、核安全保障担当次官兼国家核安全保障局長官のジル・フルビー氏は記者会見で述べた。
エネルギー省は、同施設が12月5日午前1時（東部時間）直後に点火したことを確認した。国家核安全保障局のマービン・アダムス国防プログラム担当副長官は、その結果について率直に「約2メガジュールが入り、約3メガジュールが出た」と説明した。
核融合は、2つの軽い原子核が融合して1つの重い原子核を形成する熱核反応です。この反応は膨大なエネルギーを放出します。これはアインシュタインのE = mc2の法則が作用していると言えます。核融合は恒星のエネルギー源であり、もし人類がこの反応を地球上で確実かつ効率的に再現できれば、汚染物質を排出する炭素系燃料源を大幅に削減し、あるいは完全に廃止できる可能性があります。（原子力発電所は核分裂を利用しています。これは核融合とは異なるプロセスであり、核融合よりもエネルギー生成量が少なく、放射性廃棄物も発生しますが、核融合では放射性廃棄物は発生しません。）
核融合は様々な方法で実現できます。最近の画期的な成果が発表された国立点火施設（National Ignition Facility）では、レーザーを用いた核融合が行われています。最近の実験では、同研究所のチームは、鏡の100倍も滑らかなダイヤモンドシェルの中にあるコショウ粒大の標的の近くに192本のレーザービームを集束させ、瞬きの約10億倍の速さで標的に驚異的なエネルギーを照射しました。この極限の温度（華氏1億度以上）と圧力（地球の1000億気圧以上）が、標的内で核融合を誘発します。
「これは以前にも、何百回も起こっていたことです」とアダムズ氏は述べた。「しかし先週、初めて、核融合燃料が十分に高温、高密度、球形を保ち、十分な時間持続して点火するように実験が設計されたのです。そして、レーザーが照射したエネルギーよりも多くのエネルギーが生み出されました。」
レーザー駆動核融合は、太陽の強烈な物理現象を模倣する方法の一つに過ぎません。科学者たちは、トカマクやステラレータ（ドーナツ型やパン型容器）で核融合を触媒することもできます。これらの容器は磁場を発生させてプラズマを閉じ込めます。レーザー駆動核融合は短時間で、高圧・高密度で発生しますが、磁気核融合は低圧・高密度で長期間にわたり発生します。
MITプラズマ科学・核融合センターの物理学者であり、MIT-CFS共同研究メンバーでもあるマーティン・グリーンウォルド氏は、ギズモードへのメールで、この研究結果は「この分野の成熟と基礎科学の検証を示すものだ」と述べた。しかし、この科学をより大規模な実用的なエネルギー源にするには、大きな障壁があるとグリーンウォルド氏は指摘する。
「この実験が採用しているアプローチは技術的には傑作ですが、エネルギー源として実用化するには、並外れた技術の進歩が必要です」とグリーンウォルド氏は付け加えた。「多くの人にとって、これが実用的な核融合発電システムにつながるとは考えにくいです。そのため、私たちは磁気閉じ込め方式を追求するのです。」
トカマクにおける磁気核融合の技術的実現可能性を実証する最大規模のプロジェクトの一つがITERです。完成すれば、史上最大の超伝導磁石が設置され、その重量は2万3000トンにも達します。ITERの目標は、反応に必要な電力の10倍の電力を生成することです。
ITERの広報担当者はギズモードへの電子メールで、NIFの成果を「核融合エネルギーの歴史的成果」と称賛した。
核融合研究において長年繰り返されてきた定説は、核融合によるクリーンエネルギー革命は数十年先の話だということです。本日の記者会見で記者たちは（当然のことながら、おそらく無駄な質問だったでしょうが）最近の実験結果がそのタイムラインにどのような変化をもたらすのかを尋ねました。
「60年どころか、昔は50年とよく言っていましたが、今はそうではないと思います」と、ローレンス・リバモア国立研究所のキム・ブディル所長は答えた。「技術はますます重要になってきており、共同の努力と投資があれば、基盤技術を数十年かけて研究すれば、発電所を建設できる立場に立てるはずです」
物事は変化しているように見えても、実際には同じままであることが多い。
核融合において最も重要な数字はおそらくQでしょう。これは、反応に使用された電力と出力された電力の比を示します。今日まで、JETトカマクは1990年代に記録したQ0.67というエネルギー出力の記録を保持していました。
国立点火施設のレーザー動力核融合は、非常に異なる実験装置ではあるが、現在 Q 1 を達成している。
しかし、先週の点火にはいくつか大きな注意点がある。まず、これらのレーザーを動かすには膨大な量のエネルギーが必要だった。ブディル氏の言葉を借りれば、レーザーに電力を供給して2メガジュールのレーザーを標的に向けて発射し、3メガジュールの核融合エネルギーを生み出すには、約300メガジュールが「外部から」必要だったのだ。
「国立点火施設は、この最初のステップを実現することに注力してきました」とブディル氏は述べた。「実験室でカプセルに点火できなければ、慣性閉じ込め核融合発電所への道筋は見えてきません。ですから、これは必要な第一歩だったのです。」
「点火カプセルが完成したので、もっとシンプルにできないか検討する必要があります」とブディル氏は付け加えた。「このプロセスをもっと簡単に、そして繰り返し実行できるようにできないでしょうか？ 1日に複数回実行できるようになるでしょうか？」
12月5日の点火から得られたデータは、より詳細な分析が必要であり、他の実験チームが多様な目標を達成するための情報となることが期待されます。記者会見後に開催された技術パネルで、ターゲット製造プログラムマネージャーのマイケル・シュターダーマン氏は、12月5日の点火で使用されたシェルに欠陥があったため、近い将来に同じ結果が得られるか、あるいは改善されると期待していると述べました。
「刺激的で、やりがいがあり、重要な問題に取り組みたいと思っているリスナーの皆さんに特別なメッセージがあります」とアダムズ氏は言った。「募集中です！」
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