高速点火液体壁レーザー核融合炉 KOYO-F

(2) 秋の大会：核融合工学部会企画セッション
「レーザー核融合炉工学に関する最近の研究の現状と課題」
高速点火液体壁レーザー核融合炉 KOYO-F
大阪大学レーザーエネルギー学研究センター
本年の原子力学会の２００６年秋の大会
乗松孝好
を受けてスタートしたいきさつがある。
（於北海道大学、９月２７日から２９日）で同
企画セッションは炉設計委員会副議長であ
核融合工学部会の企画セッションとしてレー
る小職による「高速点火液体壁レーザー核融合
ザー核融合炉設計委員会が行った高速点火核
炉 KOYO-F」の報告、東京大学小川雄一先生に
融合炉ＫＯＹＯ−Ｆ（図１参照）の報告を行い、
よる「高速点火固体壁炉の概念」の報告、両者
好評を得たので報告する。
に共通するレーザー技術としてレーザーエネ
ルギー学研究センター河仲準二助教授による
「炉用レーザーの新展開」の各３０分の講演と、
液体金属研究者である大阪大学堀池寛教授に
よる「液体金属流についてのコメント」、九州
大学の深田智教授による「トリチウム燃料系」
についてのコメント、京都大学小西哲之教授に
よる「炉システム」に対する各１５分のコメン
トで構成された。
KOYO-F の紹介では最新のシミュレーショ
ンコードで球対称性を損なうコーンが付いて
図１
いても高密度圧縮が可能であること、実験結果
高速点火核融合炉ＫＯＹＯ−Ｆの概要
に基づく加熱効率で、炉を経済的に運転するの
本委員会はＩＦＥフォーラムの支援の元に、
に必要な１００を超える１６０の核融合利得
レーザーエネルギー学研究センターとの共催
が得られたこと、高繰り返しの信頼性を高める
の形で、平成１６年３月から１７年９月にかけ
蒸発金属ガスの澱み点のない炉構造、液体金属
て開催し、最近研究が進展している高速点火方
カスケード（小さな滝が連続した物）方式によ
式を導入することにより、レーザー核融合炉が
る表面保護の概念（図２参照）、大量生産に適
どのように変わるかを明らかにするために概
した燃料充填法などが紹介された。高速点火固
念設計を行ったものである。この委員会は「レ
体壁炉の概念では比較的少ない核融合出力で
ーザー核融合エネルギー開発ロードマップワ
炉を構成することのできる高速点火を生かし、
ーキング委員会」
（2002 年 1 月∼2003 年 10 月）
爆縮レーザー：３００kＪ、加熱レーザー：１
の成果と、同委員会で高速点火方式によるレー
００kＪ、Gain＝１００、核融合出力＝４０MJ、
ザー核融合炉概念設計を実施すべきとの指摘
繰り返し３０Hz を前提に、電気出力＝４００
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MW を目標としている。この方式ではコーン
技術の基礎研究をスタートする必要があるこ
は用いず、プリパルスによるホールボーリング
とが指摘された。第一壁を傾斜させ、蒸発ガス
効果で加熱レーザーを爆縮されたコアまで導
の澱み点をなくすことに関しては、蒸発ガスの
く方法が採用されている。炉用レーザーの新展
横方向成分の影響を評価すべきとの指摘があ
開では冷却 Yb:YAG セラミックレーザーを用
った。
いることにより、必要な電気からレーザーへの
変換効率を確保し、圧縮レーザーはもとより、
点火レーザーも建設可能であることが示され
た。また、量子効率が高く、蛍光寿命が長いこ
とにより、レーザー核融合炉建設コストの大半
を占めると考えられていたレーザーダイオー
ドの個数が１／３に低減できることが示され
た。
図２
液体金属カスケード方式による表面保
護の概念
これらの報告に対し、堀池教授からは諸外
国の液体金属研究の現状、京都大学の功刀助教
授と共同で進めている自由界面を伴う流れの
シミュレーションの評価結果が報告され、流量
制御の必要性が示された。深田教授からは液体
金属・気相、液体金属、固体壁間のトリチウム
の移動係数に関するデーターの蓄積が必要で
あることが指摘された。小西教授からは炉とし
てのレーザー核融合の優位性が指摘され、炉に
関しては成立性を議論する時代から信頼性を
議論する時代に変わったこと、本格的な炉要素
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