未来のエネルギー源と真空

Development of fusion energy with vaccuum technology

渡邊 和弘

Watanabe, Kazuhiro

未来のエネルギー源として期待される核融合技術と真空について解説する。プラズマを用いて核融合を実現するためには、その密度、温度、閉じ込め時間の三つが重要であるが、そのどれにも装置内の真空の質が大きく関わっている。また、プラズマ加熱に用いられる中性粒子を発生させるための負イオン源においても、真空中でのMeV級の直流絶縁技術が必要である。原研の臨界プラズマ試験装置JT-60では真空の質を改善してプラズマの性能を高めるために、第一壁面の材質の選択によりプラズマに混入する元素を制御している。影響の少ないできるだけ軽い元素とするためグラファイトが用いられ、かつボロン膜コーティングが施されている。さらに、プラズマ中の不純物を積極的に外部に取り出すダイバータと呼ばれる装置や磁場配位の改良によって1998年には核融合エネルギー増倍率1.25の世界最高性能を実現した。また、プラズマの加熱や定常維持に有効な1MeV級の高エネルギー中性粒子入射装置用の負イオン源の開発が行われている。負イオン加速管では耐電圧を高めるために絶縁体と金属部接合部の電界緩和や絶縁体表面のビームからの遮蔽などが適用され、さらに真空圧力の調整等によって1MeV級の負イオン加速が可能になった。本論文ではこれらについて解説する。

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