日本のエネルギー政策が大きな転換点を迎えています。高市内閣が将来の発電方法として開発を目指している「核融合発電」。この技術は、私たちが現在使っている原子力発電とは全く異なる原理で動く、次世代のクリーンエネルギーとして世界中から注目を集めています。
しかし、「核融合」と聞いて具体的にどのような技術なのか、なぜ今この開発を急ぐ必要があるのか、はっきりと理解している方は少ないのではないでしょうか？
本記事では、核融合発電の仕組みから、従来の原子力発電との違い、そして日本が今この技術開発に力を入れる理由まで、わかりやすく解説していきます。
核融合発電とは？ 太陽エネルギーを地上で再現
核融合発電とは、簡単に言えば「太陽が光り輝くのと同じ原理」を地上で再現して電気を作る技術です。太陽の中心部では、水素の原子核同士が超高温・超高圧の環境下で衝突し、融合してヘリウムになる反応が起きています。この時、膨大なエネルギーが放出されるのです。
核融合発電では、この反応を人工的に制御しながら発生させ、そのエネルギーを利用して発電を行います。使用する燃料は主に重水素と三重水素という水素の仲間です。重水素は海水から無尽蔵に取り出すことができ、三重水素はリチウムという資源から作り出すことができます。
核融合反応が起こる条件
核融合反応を起こすには、極めて厳しい条件が必要です。原子核同士は互いに反発し合う性質を持っているため、それを乗り越えて融合させるには、温度を1億度以上にまで上げる必要があります。これは太陽の中心温度の約7倍にも相当します。
さらに、この超高温のプラズマ（気体よりもさらに高温の状態）は、十分な密度と時間を保ち続けなければなりません。現在、世界中の研究機関では、強力な磁場を使ってプラズマを空中に浮かせて閉じ込める「磁場閉じ込め方式」や、強力なレーザーを使って瞬間的に高温・高圧状態を作り出す「慣性閉じ込め方式」などの研究が進められています。
原子力発電との決定的な違い
多くの方が混同しがちなのが、現在の原子力発電で使われている「核分裂」と、核融合発電で使う「核融合」の違いです。この二つは全く逆の反応なのです。
従来の原子力発電では、ウランやプルトニウムといった重い原子核を分裂させてエネルギーを取り出します。一方、核融合発電では、水素のような軽い原子核を融合させてエネルギーを得ます。この根本的な違いが、安全性や環境への影響に大きな差を生み出しています。
圧倒的に高い安全性
核融合発電の最大の特徴は、その安全性の高さです。従来の原子力発電では、核分裂反応が連鎖的に起こり続けるため、制御に失敗すると暴走する危険性があります。福島第一原発事故のような深刻な事故のリスクが常に存在するのです。
しかし、核融合発電では状況が全く異なります。核融合反応は非常に厳しい条件下でしか起こらないため、何かトラブルが発生して条件が崩れれば、反応は自然に止まります。つまり、原理的にメルトダウンのような事故が起こりえない構造なのです。
また、核融合発電では燃料を少量ずつ供給しながら反応を維持するため、炉内に大量の燃料が蓄積されることもありません。これも安全性を高める重要な要素です。
放射性廃棄物の問題が大幅に軽減
従来の原子力発電における最大の課題の一つが、高レベル放射性廃棄物の処理問題です。使用済み核燃料には、プルトニウムなど半減期が数万年にも及ぶ放射性物質が含まれており、その安全な保管・処分方法は今も世界的な課題となっています。
核融合発電では、この問題が大幅に軽減されます。核融合反応そのものからは放射性廃棄物は発生しません。ただし、反応を起こす炉の壁などが中性子を浴びることで放射化される可能性はあります。しかし、これらの放射性物質の半減期は数十年から100年程度と比較的短く、従来の原子力発電とは比較にならないほど管理しやすいものです。
なぜ今、核融合発電を目指すのか？
エネルギー安全保障の確立
日本がエネルギー資源のほとんどを海外からの輸入に依存していることは、ご存じと思います。石油、天然ガス、石炭、そしてウラン燃料まで、我が国は、ほぼすべてを海外に頼っています。この状況は、国際情勢の変化によって日本のエネルギー供給が脅かされるリスクを常にはらんでいます。
しかし、核融合発電の燃料となる重水素は海水から、リチウムは比較的広く分布する鉱物資源から得られます。つまり、核融合発電が実用化されれば、日本は実質的にエネルギー自給を達成できる可能性があるのです。これは国家安全保障の観点から極めて重要な意味を持ちます。
カーボンニュートラル実現への切り札
日本政府は2050年までにカーボンニュートラル（温室効果ガス排出実質ゼロ）を達成することを宣言しています。しかし、再生可能エネルギーだけでこの目標を達成することは、技術的にも経済的にも困難だと考えられています。
太陽光発電や風力発電は天候に左右されるため、安定的な電力供給が難しいという課題があります。また、蓄電技術の発展にも限界があります。一方、核融合発電は天候に左右されず、24時間安定して大量の電力を供給できる「ベースロード電源」として機能します。
しかも、発電時にCO2を排出しないため、カーボンニュートラル実現のための重要な選択肢となるのです。
技術開発競争における優位性の確保
現在、核融合発電の実用化に向けた研究開発は、世界的な競争の段階に入っています。アメリカ、中国、欧州連合、韓国など、多くの国々が国家プロジェクトとして核融合研究に巨額の投資を行っています。
日本は核融合研究において世界トップクラスの技術力を持っています。特に、茨城県那珂市にある量子科学技術研究開発機構のJT-60SA（超伝導トカマク型核融合実験装置）は、世界最大級の装置として注目されています。また、国際熱核融合実験炉（ITER）プロジェクトにも重要なパートナーとして参加しています。
この分野で先行することは、将来の莫大な経済的利益につながります。核融合発電が実用化された際、その技術を世界に輸出できれば、日本経済に大きく貢献するでしょう。今、投資を加速させることは、将来の国際競争力を確保する上で極めて重要なのです。
電力需要の急増への対応
AI技術の発展やデータセンターの増加、電気自動車の普及などにより、今後世界的に電力需要が急増すると予測されています。日本においても同様の傾向が見込まれており、安定的かつ大量の電力供給が可能な新しい発電方式が必要とされています。
核融合発電は、一つの発電所で大規模な電力供給が可能であり、将来の電力需要増加に対応できる数少ない選択肢の一つです。
実用化に向けた現在の取り組みと課題
世界の核融合開発プロジェクト
現在、世界最大の核融合実験プロジェクトとして、フランスに建設中のITERがあります。これは日本、欧州連合、アメリカ、ロシア、中国、韓国、インドの7極が協力して進めている国際プロジェクトで、2025年にファーストプラズマ（初めてのプラズマ生成）を予定しています。
日本国内では、前述のJT-60SAをはじめ、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置（LHD）など、複数の実験装置で研究が進められています。また、民間企業も核融合開発に参入し始めており、京都フュージョニアリングなどのスタートアップ企業が技術開発を加速させています。
実用化までのタイムライン
多くの専門家は、核融合発電の商業運転開始は2050年代になると予測しています。これは決して遠い未来の話ではありません。現在40歳の方であれば、70歳代で核融合発電所からの電気を使える可能性があるのです。
実用化に向けた大まかな道筋は以下の通りです。まず、2030年代にITERで核融合反応による正味のエネルギー生産を実証します。次に、2040年代に原型炉を建設し、発電技術としての実証を行います。そして2050年代に商業炉の運転開始を目指すというスケジュールです。
日本政府も、この流れに沿った支援体制を強化しており、高市内閣では特にこの分野への投資拡大を表明しています。
残された技術的課題
核融合発電の実用化には、まだいくつかの技術的ハードルが残されています。最も重要な課題の一つが、「エネルギー収支」の問題です。核融合反応を起こすためには膨大なエネルギーを投入する必要がありますが、実用化のためには投入したエネルギーよりも多くのエネルギーを取り出さなければなりません。
2022年12月にアメリカの国立点火施設（NIF）が、投入したエネルギーよりも多くのエネルギーを核融合反応から得ることに初めて成功しました。これは「核融合点火」と呼ばれる歴史的な達成でしたが、発電所として実用化するには、さらに効率を大幅に向上させる必要があります。
また、核融合炉の材料開発も重要な課題です。炉の内壁は1億度以上のプラズマと高エネルギーの中性子にさらされるため、それに耐えられる特殊な材料の開発が必要です。さらに、三重水素を効率的に生産・管理する技術や、超伝導磁石の性能向上なども求められています。
核融合発電がもたらす未来社会
エネルギーコストの大幅削減
核融合発電が実用化されれば、長期的には電気料金の大幅な削減が期待できます。燃料となる重水素やリチウムは豊富に存在し、採掘や精製のコストも比較的低いため、発電コストを抑えられる可能性があります。
また、燃料を海外から輸入する必要がないため、国際情勢や為替変動の影響を受けにくく、安定した電気料金が実現できるでしょう。これは産業競争力の向上にもつながります。
新しい産業と雇用の創出
核融合発電の開発・建設・運用には、高度な技術と多くの人材が必要です。これにより、新しい産業分野が生まれ、多くの雇用が創出されます。超伝導技術、プラズマ物理学、材料工学、制御システムなど、様々な分野の技術者や研究者の需要が高まるでしょう。
また、日本が核融合技術で世界をリードすれば、その技術や装置を海外に輸出するビジネスチャンスも生まれます。これは日本経済の新たな成長エンジンとなる可能性を秘めています。
水素社会実現への貢献
核融合発電で得られる豊富な電力を使って、水を電気分解して水素を大量に製造できるようになります。この水素は、燃料電池車の燃料や、産業用途での化石燃料の代替として利用できます。
つまり、核融合発電は単に電気を供給するだけでなく、水素社会の実現を支える基盤技術としても機能する可能性があるのです。
まとめ：未来へ向けた投資
核融合発電は、安全性、環境への優しさ、燃料の豊富さという三つの大きな利点を持つ、まさに「夢のエネルギー」です。高市内閣がこの技術開発に力を入れる背景には、エネルギー安全保障の確立、カーボンニュートラルの実現、そして将来の国際競争力確保という、日本の未来を左右する重要な課題があります。
実用化までにはまだ時間がかかり、解決すべき技術的課題も残されていますが、世界中の研究者たちの努力により、着実に実現に近づいています。2022年のアメリカでの核融合点火の成功は、この技術が単なる夢物語ではなく、実現可能な技術であることを証明しました。
今、私たちが核融合発電の開発に投資することは、子どもや孫の世代に、クリーンで安全で豊富なエネルギーを残すための投資なのです。技術開発には長い時間がかかりますが、だからこそ今、取り組みを加速させることが重要なのです。
核融合発電という新しい扉を開くことで、日本は再びエネルギー技術の分野で世界をリードし、持続可能な未来社会を実現できるでしょう。その実現に向けて、政府の支援とともに、私たち一人ひとりがこの技術に関心を持ち、理解を深めていくことが大切です。
