ニュースの概要
米国の核融合企業Thea Energyが、マサチューセッツ工科大学（MIT）のプラズマ科学・核融合センターと組み、自社のステラレーター「Eos」向けの平面型コイルを試験すると発表した。試験の対象は、実機を想定した最大の磁場と荷重をかけた状態のコイルである。ステラレーターは、ねじれた磁場でプラズマ（＝超高温の電気を帯びたガス）を閉じ込める方式だ。従来は、ねじれた形の立体コイルが必要で、製造が難しかった。同社は、平らなコイルを多数並べて磁場を作る設計を採る。今回の試験は、その設計が実用の力に耐えるかを確かめる一歩になる。
引用元: Thea Energy、MITと平面型ステラレーターコイルを試験（energynews.pro）
分析・見解
立体コイルの難しさを平面コイルで避ける発想
ステラレーターは、プラズマを閉じ込める磁場をねじって作る装置である。トカマク（＝ドーナツ形の閉じ込め装置）と違い、プラズマ自身に大電流を流さなくても形を保てる。その分、運転は安定しやすい。一方で、必要な磁場を作るために、複雑にねじれたコイルを精密に作る必要があった。
有名な例が、ドイツの大型装置ヴェンデルシュタイン7-Xである。ここでは立体的な超伝導コイルを高い精度で製作し、運転に成功した。ただし、製作の手間と費用は大きい。Thea Energyの考え方は、この難所を設計の側から避けるものである。
全磁場・全荷重で試す意味
今回の試験で重要なのは、実機を想定した全磁場と全荷重の条件にある。小さな試作コイルで磁場を出すだけなら、多くの研究機関が実績を持つ。ところが核融合炉では、強い磁場の中で電流同士が引き合い、反発し、コイルに巨大な力がかかる。
超伝導コイルは、一部で温度が上がって電気抵抗が出る「クエンチ」という現象にも注意が要る。これが起きると、蓄えたエネルギーが一気に熱へ変わり、コイルを傷める。だから、実機相当の条件で壊れず動くかを見ることが、設計の説得力を大きく左右する。MITは高温超伝導磁石の開発で知られ、試験の相手として適している。
多数の小コイルがもたらす調整のしやすさ
平面コイルを多数並べる利点は、製造だけではない。各コイルの電流を個別に調整できれば、組み立てで生じた小さなずれを、運転中に電流で補える。立体コイルでは、形の誤差がそのまま磁場の誤差になる。平面コイルなら、誤差を後から直す余地が生まれる。
ここに、この方式の独自性がある。精度を部品の形に求めず、制御で作り込む発想である。工場の組み立てラインで、精密な型を作る代わりに、検査と補正で品質を出す手法に近い。
実証から商用炉までに残る距離
とはいえ、コイルの試験が通っても、発電所が見えるわけではない。プラズマ閉じ込めの性能、燃料の自給、炉壁の材料、保守のしやすさなど、課題は積み重なっている。
加えて、コイルの数が増えれば、配線、冷却、故障時の交換といった管理の負担も増える。平面化で製造は楽になっても、運用が複雑になれば利点は薄れる。今後は、試験結果の公開範囲と、次の実証装置の計画がどれだけ具体的になるかが見どころである。
ビジネスへの影響
供給網では超伝導線材と磁石の量産性が鍵になる
平面コイルは、同じ形の部品を大量に作る方向と相性がよい。日本の線材メーカー、精密加工企業、極低温機器の企業にとっては、少量の特注品から、規格化された量産品へ需要が移る可能性がある。
自社の高温超伝導線材や冷却部品が、こうした方式でどんな仕様を求められるのかを早めに把握しておきたい。海外スタートアップとの共同試験や、仕様協議に入る窓口を持つことが、受注の入り口になる。
投資と提携では方式ごとの比較が欠かせない
核融合は、トカマク、ステラレーター、レーザー方式などが並び立つ。方式ごとに必要な部品も、技術の壁も異なる。1つの方式だけに賭けると、方式が主流から外れたときの損失が大きい。
事業会社が検討するなら、複数方式に共通して使える部品や技術を優先するのが堅実である。たとえば、高温超伝導磁石や、真空容器、遠隔保守の技術は、方式をまたいで使える。
小さな試験結果を意思決定にどう使うか
今回のような部品試験は、発電の成功を意味しない。判断の材料にするなら、試験条件が実機に近いか、結果が第三者に確認されたか、次の段階の計画が日付つきで示されたか、の3点を見るとよい。
数年先の事業計画に組み込む場合は、段階ごとに撤退と継続の基準を決めておくと、過度な期待による投資を避けられる。