中国が初めてHL-4核融合炉の設計図を公開 定常燃焼運転の実現を目指す

中国は最近、次世代核融合炉の設計図とコンセプトアートを初めて公開し、2026年の上海融合能源大会で発表した。HL-4と名付けられたこのトカマク型炉は、太陽と同じ核融合プロセスの利用を目指すものである。この目標を地球上で実現するため、トカマク炉は環状の磁場を用いて過熱したプラズマを捕捉・捻り、運動させる。この運動が「環流」という名称の由来であり、「循環」または「環状の流れ」を意味する。中国はこの技術の探求において50年以上の歴史を持ち、1980年代以降、成都に所在する西南物理研究院（SWIP）がHL-1からHL-4までの環流シリーズを主導してきた。

HL-3は実燃焼炉のコア物理を模擬していたが、従来の銅コイルに依存していた。銅製の磁石は過熱しやすいため、《核工程国際》の報道によれば、この装置は連続運転ができない状況であった。

HL-4施設の主な特徴

新たに建設中のHL-4施設は上海で施工が進められており、この運転上のボトルネック解消を目指している。その主な課題は、過熱を招くことなく連続運転できる定常燃焼運転の実現である。これは世界初の高温超伝導・高磁場定常燃焼実験プラットフォームとなる。中国融合能源のエンジニアらは、この推進における三つの主要な優位性を指摘する。第一に、完全高温超伝導の磁石が25テスラの磁場を生成できる点である。この強力な磁場はプラズマの安定維持に寄与するとともに、炉全体の大幅な小型化を可能にし、技術改良のサイクルを加速する。

第二に、炉の性能管理のため、AI駆動のスマート運転技術を統合している。第三に、強力な磁場により、従来は到達困難であった条件下でのプラズマ挙動の研究が可能となる。

このような強力な磁石システムの構築は艰巨な工学的課題を伴うが、現時点でチームは建設工程を維持するため、現場で初段階の工程開発を進めている。研究者は来年、上海に専用に建設される施設へ移転する予定である。中国の国営メディアCGTNによれば、「来年6月までに研究チームは長さ500メートルの新しいスーパーファクトリーへ移転し、そこでフルスケールの磁石製造と試験を開始する」とされ、同プロジェクトの目標は複雑な核融合条件下での高温超伝導磁石の信頼性検証であるとされる。

プロジェクトの今後の発展経路

科学者たちはこのプロジェクトを最終製品ではなく重要な礎と位置づけている。現在の目標は、複雑な核融合条件下で高温超伝導磁石が信頼性高く動作することを実証することである。実質的に、HL-4は縮小版の工学検証装置である。中国国内のチームは核融合実現のため複数の技術ルートを並行して検討しているが、全体的な発展経路は明確な多段階の順序に従う。HL-4を通じてこれらの核心的な科学・工学的問題を検証した後、計画では商業規模で技術を実証するデモ炉を建設する。「次の段階はデモ炉――すでに検証された成果を商業的に示すことです。

その後ようやく、商業炉の段階に移行することになります」と中国融合能源設計部副主任の陳喆は総括した。

中国の核融合研究におけるHL-4の意義

HL-4の開発は、特に高温超伝導磁石の応用において、中国の核融合技術における重要な進展を象徴している。これによりプラズマの安定性向上だけでなく、技術改良の加速も期待される。このプロジェクトを通じて、中国は世界の核融合研究における一席の獲得と、将来の商業炉への基盤構築を目指している。技術の成熟に伴い、中国の核融合計画は世界のエネルギー情勢に深远な影響を及ぼす可能性がある。