582トンの磁石が動かす核融合の時計 ― 中国が2030年に賭ける「発電」の中身

「100パーセント国産化」という宣言が、日本の素材産業に向けられている

今回の公表で、性能値よりも重い意味を持つ一文がある。中国側は、超電導線材、高強度の極低温用ステンレス鋼、特殊な絶縁材料といった中核の原材料について「外国の技術独占を完全に打破し、100パーセントの国産化を達成した」と述べた(Global Times)。この宣言が名指ししている相手のなかに、日本の素材産業がいる。

高温超電導線材、いわゆるレアアース系の酸化物を薄く積層したテープ状の材料は、強い磁場を小さな装置で生む鍵であり、フジクラ、古河電気工業、住友電気工業といった日本勢が量産技術で世界を先導してきた。フジクラの線材はITER関連や海外の核融合企業へ供給され、国内のヘリカルフュージョンは戦略物資として同社からの追加調達を発表している(ヘリカルフュージョン)。古河電工は英国発の核融合企業に出資し、線材での協業を深める方針を示している。

日本の存在感は線材にとどまらない。ITERの巨大なトロイダル磁場コイルは全19基のうち9基を日本が受け持ち、超電導導体の25パーセントと、コイルを収める構造物19基すべてを日本が製作した。三菱重工業と三菱電機が5基、東芝エネルギーシステムズが4基を担い、計8社が製作に参加している(QST)。世界最大級の超電導コイルを設計どおりに作り切る技術は、いま地球上で数えるほどの企業にしかない。

その優位が、いま二つの方向から挟まれている。買い手だったはずの中国が自前で作れるようになれば、日本の部材が入る余地は消える。同時に、日本国内には、その部材を大量に使う自国の炉がまだ存在しない。世界最大級のコイルを作る力を持ちながら、それを載せる自国の装置がなく、他国の炉へ部品として出荷する立場に固定される。これは半導体製造装置や電子材料で日本が繰り返し置かれてきた構図と同じであり、核融合でも再現されつつある。

燃料が地球上にほとんど存在しないという不都合

ここから先が、2030年という見出しの陰でほとんど語られない部分になる。核融合の主流である重水素と三重水素の反応は、燃料の片方に致命的な制約を抱えている。三重水素、すなわちトリチウムは、地球上に自然の状態で約2.8キログラムしか存在しない。ところが出力100万キロワット級の核融合発電所は、年間およそ150キログラムを消費すると見積もられている(ニュースイッチ)。天然の存在量は、1基の発電所の1週間分にも満たない。

現在流通している民生用のトリチウムは、そのほとんどがカナダの重水炉の運転にともなって副次的に生じたものだ。そしてカナダの炉群は2040年代後半以降、順次寿命を迎える。生産が細る一方で消費が積み上がるため、世界の在庫が実証炉の起動に必要な量を割り込む時期が訪れる。この局面は「トリチウム崖」と呼ばれ、在庫が10キログラムの水準を下回るのは2040年から2050年の間と試算されている。核融合が実用化に近づくほど、起動用の燃料が手に入らなくなるという倒錯が待っている。

この壁を越える唯一の道が、炉のなかで燃料を自分でつくることだ。核融合で飛び出す中性子をリチウムに当て、トリチウムを生む。消費した以上に増殖できるかどうかが成否を分け、その比率を1より大きく保つことが設計目標になる。中国のCFETRが第一段階で「トリチウムの自給」を明示的な実証項目に掲げているのは、この制約を計画の中心に据えているからだ。

しかも、そのために必要なリチウムは天然のままでは使えない。反応に効くのは天然リチウムに7.6パーセントほどしか含まれない質量数6の同位体で、これを濃縮する必要がある。100万キロワット級の炉を1基動かすには、高濃縮のリチウム6を50トンから100トンという規模で初期装荷しなければならないという試算がある。この濃縮は技術的に難しいうえ、核兵器の材料にも通じるため各国が輸出を管理してきた。無限のエネルギーという触れ込みの足元には、地球上にほとんど存在しない燃料と、大量に必要なのに自由に作れない濃縮材料という、二重の物質的制約が横たわっている。

ITERがベリリウムを捨ててタングステンを選んだ日に起きたこと

もう一つの制約は、炉の内側を覆う材料にある。プラズマに面する壁は、1億度級の熱と中性子にさらされ続ける。ITERは2024年の計画改定で、内壁のブランケット材をベリリウムからタングステンへ変更した。融点が高く、水素を溜め込みにくいタングステンは、この過酷な環境に最も適した金属であり、プラズマの熱と粒子を受け止める排気装置にも使われる。

材料としての選択は正しい。だが、その選択は地政学の断層の上に立っている。世界のタングステン供給の8割以上を中国が握り、採掘から精錬、中間製品の加工までを国内に垂直統合している。そして中国の商務部は2025年2月、タングステン関連品目を軍民両用品目の輸出管理リストに加え、輸出に許可を要する体制へ移した(ジェトロ)。国内の超硬合金メーカーが受注制限に踏み切るなど、日本の製造業にも実際の影響が出ている。

構図を並べると、輪郭がはっきりする。西側が国際協調で建設する実験炉は、プラズマに面する壁の素材を、中国が供給と輸出を管理する金属へ切り替えた。半導体でレアアースやガリウムが交渉の道具になった経緯を思い出せば、核融合の内壁材が同じ役割を担いうることは、想定の範囲に入る。エネルギーの独立を目指す技術が、材料の依存によって別の従属を招く。ここは、日本の報道でほとんど触れられていない。

アメリカ側の実像 ― 都市伝説ではない、兵器計画という出自

米国の動きは、中国とは別の論理で進む。国家が巨大装置を建てるのではなく、民間企業が小型の炉を急ぎ、電力の買い手を先に確保する。マサチューセッツ州のコモンウェルス・フュージョン・システムズは、高温超電導磁石で装置を小型化する路線を採り、実証機SPARCの初プラズマを2026年末から2027年初めに、投入を上回る出力の実証を2027年に置く。同社が続いて建てる出力40万キロワットのARCについて、グーグルは20万キロワット分の電力購入契約を結んだ(DCD)。ヘリオン・エナジーは、マイクロソフトと5万キロワットの供給契約を2023年に結び、2028年の引き渡しを掲げる。まだ存在しない発電所の電気を、人工知能の計算需要を抱える企業が先に買う。この需要の先取りが、米国流の資金循環をつくっている。

ここに、日本ではあまり語られない事実がある。米国の核融合を象徴する成果、2022年12月5日に国立点火施設NIFが達成した点火は、2.05メガジュールのレーザーを投入して3.15メガジュールの核融合エネルギーを取り出したもので、人類が初めて投入を上回る出力を得た実験として世界を巡った。だが、この施設の主目的は発電の研究ではない。NIFはエネルギー省の国家核安全保障局が運営し、地下核実験を行わずに核兵器の性能と信頼性を評価し続けるための備蓄管理計画の中核施設である(ローレンス・リバモア国立研究所)。核爆発時に近い温度と圧力を実験室で再現することが、その存在理由だ。

これは陰謀論の類ではなく、運営機関が自ら公表している位置づけである。核融合の民生利用と核兵器の維持管理は、同じ物理と同じ計測技術の上に乗っている。だからこそ、リチウム6の濃縮もトリチウムの取り扱いも輸出管理の網にかかり、どの国も自前の能力を手放そうとしない。核融合は、二酸化炭素を出さない発電技術であると同時に、核戦力の周辺技術でもある。この二面性を外して、国家がなぜここまで巨費を投じるのかは説明できない。

日本の現場は何を握り、企業は今どこで稼いでいるか

日本にも装置はある。茨城県那珂市のJT-60SAは、超電導トカマクとして世界最大級であり、2023年10月にプラズマの生成に成功した。欧州と共同で改修を進め、次の実験は2026年末から半年ほど続く計画になっている。民間では、京都フュージョニアリングが主導する実証計画FASTが概念設計報告書をまとめた。主半径2メートルから3メートルという小型のトカマクで、重水素と三重水素を燃料に、2万世帯分に相当する1万キロワットの電力を15分間続けて発生させることを初期の目標に置く(原子力産業新聞)。ヘリカル型のヘリカルフュージョン、レーザー型のエクスフュージョンなど、方式の異なる企業が併存しているのも日本の特徴だ。

現時点で、核融合の事業は電気を売って成り立ってはいない。世界のどこにも、系統に電気を流す核融合発電所は存在しない。それでも収入を得ている企業があるのは、彼らが電力ではなく、炉を作る側に売っているからだ。京都フュージョニアリングの主力は、プラズマを加熱するジャイロトロンや、熱を取り出す装置といった中核機器であり、顧客は世界各国の核融合開発者である。金の採掘が当たるかどうかに賭けるのではなく、採掘に来る全員へつるはしを売る構図に近い。線材のフジクラ、コイル構造のプラント各社も、位置づけは同じだ。

この構造は、事業を考えるうえで冷徹な含みを持つ。第一に、どの方式が最後に勝つかを当てなくても、部材と装置を供給する側は複数の賭けの上に乗れる。第二に、その優位は永続しない。中国が超電導線材の国産化を宣言したように、買い手はいずれ自分で作る。第三に、日本が自国内に炉を持たない限り、運転で生じる知見、すなわちどの部材がいつ壊れ、どう直すかという最も価値の高い情報は、装置を持つ国の側に蓄積されていく。

582トンの磁石は、その巨大さが目を引く。だが、より重い意味は、その磁石を構成する線材と鋼材と絶縁材のすべてを自国で作ったと宣言した点にある。核融合の競争は、プラズマの温度と時間の記録争いから、燃料を自給できるか、材料を確保できるか、装置を作り続けられるかという、供給網の競争へ移りつつある。日本が握っているのは、その供給網の要所であり、失いつつあるのも、まさに同じ場所である。