中国の核融合目標、2030年に「最初の1kWh」を発電へ

中国科学院プラズマ研究所はこのほど、中国は現在、100メガワット（MW）級の核融合実験施設の建設を進めており、2030年の発電実現を目指していると明らかにした。

騰訊網が伝えた。同プロジェクトは安徽省合肥市に位置し、中国科学院プラズマ研究所が主導する「聚変能実験装置（BEST）」であり、目標とする核融合出力は20〜200MWで、核融合発電のデモンストレーションを行う。中国科学院プラズマ研究所の李建剛氏によれば、合肥プロジェクトは27年の実験施設（BEST）完成、35年の実証施設（CFEDR）完成・40年の商業化プロセス開始という全体目標に沿って推進されるという。

数十年にわたる技術蓄積と装置運転の検証を経て、可制御核融合研究は原理探索・規模試験・燃焼実験・実験炉・実証炉・商用炉の6段階に分類されており、現在中国の核融合技術は燃焼実験段階にある。

中国聚変能源有限公司の総工程師・鍾武律氏は同フォーラムで、今後は実験炉・実証炉・商用炉の3段階の発展経路を通じて重要技術を段階的に克服し、コアパラメータを継続的に向上させ、技術リスクを逐次解消することで、最終的に技術成熟・安定運転・大規模展開能力を備えた核融合産業体系の実現を目指すと述べた。第1段階の実験炉では核融合の工学的実現可能性を全面的に検証する必要があり、多くの重要技術の突破が求められるという。

2つの核融合「国家チーム」

核融合の基本原理は、水素の同位体（重水素と三重水素）が極めて高い温度と圧力の下で原子核融合を起こし、巨大なエネルギーを放出するというものであり、反応プロセスは太陽のエネルギー源と同じであることから「人工太陽」とも呼ばれる。

中国の核融合産業で現在最も注目されているのは、2つの「国家チーム」が推進する2つの重点装置であり、いずれも磁場閉じ込めトカマク（Tokamak）技術路線に基づいている。一つは中国科学院が主導して設立した中国聚変新能公司（聚変新能）であり、「東方超環（EAST）」装置を中心に核融合に必要な定常運転能力の検証に重点を置く。もう一つは中核集団傘下の中国聚変能源有限公司（中国聚変）であり、核工業西南物理研究院の次世代人工太陽「中国環流三号」を拠点に炉心級プラズマ物理実験研究を展開し、中国の核融合研究の燃焼実験新段階への移行を加速させている。

聚変新能公司は2023年に設立され、中科院プラズマ物理研究所の技術蓄積を基盤とした産業化プラットフォームであり、安徽省国有資本（合計持株比率75%）・中国石油傘下の産業資本運営プラットフォームである崑崙資本（20%）・社会資本が共同参加し、登録資本金は145億元だ。

磁場閉じ込め核融合反応において、プラズマ性能の鍵は密度・温度・エネルギー閉じ込め時間の3つの積（核融合三重積）にあり、核融合燃焼の実現には10の21乗オーダーへの到達が必要とされている。2025年、EASTは約1,066秒のプラズマ安定運転を実現し、長パルス・高パラメータ運転能力で国際的なトップ水準に達したことを示した。2026年1月には、トカマク装置を長年制約してきた密度限界を突破し、高密度条件下での安定プラズマ運転を実現して核融合のエネルギー増倍率を大幅に向上させた。EASTを基盤に、次世代核融合装置BESTが2027年に完成する予定だ。

もう一つの「国家チーム」である中国聚変は2025年に設立され、中核集団核工業西南物理研究院（西物院）の60年にわたる発展基盤を拠点として組織化が推進されている。登録資本金は150億元で、中核集団およびその上場子会社・中国核電が合計57%を保有し、崑崙資本（20%）・上海未来聚変能源（11.81%）・国緑基金（3.19%）・浙能電力（5%）などの株主も参加している。

核融合研究においてプラズマ温度が1億度以上に達することは核融合反応の基本条件だ。2025年3月、中国環流三号は初めて「双億度」の突破を実現し、イオン温度1.17億度・電子温度1.6億度を達成した。これは中国の核融合研究が「燃焼実験」段階に急速に進入したことを示すものだ。また、中国環流三号の核融合三重積は10の20乗オーダーに達し、点火目標である10の21乗に成功裏に接近した。

中核集団核融合分野の首席科学者・段旭如氏は3月の「中国電力報」のインタビューで、中国は2027年に核融合燃焼実験研究を開始し、2035年頃に初の工学実験炉を完成させ、2045年頃に初の商用実証炉を完成させる見通しだと述べた。

科学と工学の課題

人類のエネルギー需要が持続的に増大し、資源・環境への圧力が高まる中、可制御核融合は「エネルギーの究極の解決策」と見なされている。現在の主流核融合反応で使用される燃料のうち、重水素は海水から直接抽出でき、三重水素は重水素反応から製造できる。また核融合プロセスは長寿命の高放射性廃棄物を生成せず、安全性が高く、将来のクリーンエネルギー体系の発展方向に合致している。AIやデータセンターなどの高電力消費産業の急速な発展に伴い、安定した大規模な低炭素電力への需要が持続的に高まっており、核融合は高エネルギー密度と持続可能性を兼ね備えた潜在的な解決策を提供している。

国際原子能機関（IAEA）の「2025年世界核融合展望」報告書によれば、世界で約40カ国が核融合計画を推進している。核融合コンサルティング機関Fusion Energy Baseの統計によれば、2021年以降、世界の核融合企業への株式投資規模は急速に拡大し、特に2023年以降は中国の投資が顕著に増加した。2025年の世界年間投資規模はすでに約40億ドルに達し、中国と米国がその大部分を占めている。

国際核融合協力においては、ITER（国際熱核融合実験炉）プロジェクトが現在最も代表的なグローバルな大型科学工程だ。中国・EU・米国・ロシア・日本・韓国・インドの7者が共同で建設に参加しており、中国科学院と中核集団もITERプロジェクトのメンバーだ。設計上の目標は数百秒のスケールで約500MWの核融合出力を実現し、エネルギー増倍率10倍（出力核融合エネルギーが入力加熱エネルギーの10倍）を達成することだ。ITERはフランスのカダラッシュに建設中で、現在は設置とシステム統合の段階にあり、核融合の実現可能性を真に決定する重水素・三重水素核融合実験の結果が判明するのは2039年頃になる見込みだ。

鍾武律氏は、現在の核融合分野には3つの科学的課題と3つの工学的課題が未解決のまま残っていると述べた。

3つの科学的課題は、第一に高温プラズマの定常自持燃焼の未実現と関連実験データの不足、第二に高温・高エネルギー粒子衝撃という極限環境下での核融合炉構造材料の損傷問題、第三に重要燃料である三重水素の大規模循環利用の実現可能性だ。

3つの工学的課題は、第一に大型高温超導強磁場磁石技術は世界の核融合分野の共通認識となっているが、機械的応力や失超保護などの課題の解決と複雑な「電磁-熱-力」多場結合条件下でのテストデータの取得が依然として必要であること、第二にプラズマの運転と制御においてAI技術の応用によるプラズマ崩壊の予測と対応を強化してプラズマの安定性を効果的に維持することが急務であること、第三に高強度かつ高度に不安定な熱量を安全に導出して有効利用できるかという熱伝導・変換の問題だ。

鍾武律氏は、高温超導とAIの2つの技術が核融合エネルギーの発展に重要な支援を提供するとし、次のステップとして中国の核工業の全産業チェーンの優位性と長期にわたる技術蓄積を活用して工学実験炉の建設を推進し、核融合エネルギー取得と熱電変換の全プロセス・燃料増殖と循環の全システム全フローを率先してデモンストレーション検証し、核融合エネルギーの工学的実現可能性に関する重要なコア問題を解決すべきだと述べた。

李氏は「核融合の話題は非常に熱い。しかしその熱波に惑わされてはいけない」と指摘した。核分裂と比べて核融合の複雑さははるかに高く、地球上のほぼすべての重要技術を使い尽くすものであり、主機システムだけでも低温技術・超導技術・電磁システム・三重水素関連技術などが必要だ。さらに広範かつ未検証の科学的課題・工学技術・産業チェーンにまたがっており、上流の材料体系は金属・無機非金属・炭素系材料・各種絶縁材料を網羅し、中流は数量が多く種類が多様な重要部品を含み、下流はさらに複雑な運用・保守体系となっていると述べた。

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