慣性核融合エネルギー

慣性核融合エネルギー（Inertial Fusion Energy、IFE）とは、レーザー光や重イオンビーム、Zピンチなどの高出力パルスで燃料ペレット（ターゲット）を瞬時に圧縮・加熱して核融合点火を起こし、その際放出される核融合エネルギーを動力として取り出す発電構想である。物質を磁場で閉じ込めるトカマク型の磁気核融合と異なり、燃料は自身の慣性によって極めて短時間（ナノ秒からピコ秒）だけ自らを保持する。この「爆縮による点火」という物理は、核兵器の爆縮と同じ高エネルギー密度物理に基づくものであり、発電としては、点火の一回ごとに放出される数億ジュール規模のエネルギーを、毎秒数回から十数回の繰り返しで炉室内に受け止め、熱として電力に変換するという、パルス駆動の発電所として構想される。

慣性核融合エネルギーの概念

慣性核融合の単発的な点火そのものは、レーザー核融合の分野で長年研究されてきた。直径数ミリメートルの重水素・三重水素（DT）燃料カプセルを、ドライバーエネルギーで等方的に圧縮し、中心に高温高密度の点火領域（ホットスポット）を形成して周囲の冷たい主燃料を燃焼させるのが基本シナリオである。エネルギー発電への道を開いたのは、この点火とエネルギー利得（ターゲットから出る核融合エネルギーとドライバー投入エネルギーの比）を実験的に実証する大型装置の整備である。米国の国立点火施設（NIF）は192本のレーザービームを第三高調波の波長351ナノメートルで1.8メガジュール・500テラワットに集束できる装置であり、ここでの点火実証はIFEの実現可能性を示す主要な一歩と位置づけられてきた。点火が達成されれば、可視波長の高利得パルスや高速点火といった先進的な点火方式への道も開ける。

発電所として成立させるには、単発の点火とはまったく異なる工学上の要件が加わる。第一に、ドライバーとターゲットを毎秒数回の繰り返しで動作させること。第二に、一回ごとに放出される数億ジュールのX線・イオン・中性子から炉壁を守り、次のパルスまでに炉室を次のターゲットの注入に適した状態へ回復させることである。慣性核融合の特徴は、燃焼物理（ターゲットの爆縮・点火）と炉の幾何・環境を切り離して考えられる点にあり、この分離によって多様な炉概念が提案されてきた。

炉室の設計を考えるうえで代表的なのが、厚い液体壁で炉心構造を覆うHYLIFE-II型の概念である。次の図は、その炉室中央断面の模式図である。