ITER-FEAT

ITER-FEATは、国際熱核融合実験炉ITERの設計として2000年前后にまとめられた装置概念である。FEATは「先進トカマク核融合エネルギー(Fusion Energy Advanced Tokamak)」の略で、それまでの工学設計活動(EDA)で承認されていた1998年設計から、技術目標を見直しつつ建設コストを約半分に抑えることを目指して再設計されたものである。名称が示すとおり、単なる小型化ではなく、最新の物理知見と技術開発成果を取り込んだ先進トカマクとしての側面を持つ。燃焼プラズマ実験によって核融合エネルギーの科学・技術的実現可能性を統合的に実証することを計画目標とし、この設計が後のITER建設合意へ直接つながった。

概要と設計の歴史

ITER計画では1998年に工学設計活動の最終設計が承認されたが、その建設コストが大きすぎることが建設国の合意形成上の障害となった。そこで1998年以降、共同中央チームと各国国内チームが協力し、技術目標を縮小しつつコストを従来見積もりの約50%に抑える新設計の検討が進められた。これがITER-FEATである。設計では既に開発済みの解決策を最大限流用しつつ、当時最新の物理実験結果と技術開発プロジェクトの成果が反映された。

縮小されたとはいえ技術目標は本質的なものを保っており、燃焼プラズマ(プラズマ中のアルファ粒子の自己加熱が外部加熱を上回る状態)の広い条件範囲の探索、および定常運転への移行可能性の追求が可能な性能を持つ。すなわち、Q値(核融合出力と外部加熱入力の比)が10程度となる燃焼プラズマの長パルス運転と、非誘導電流駆動を併用した定常運転への発展可能性を、一つの装置で両立する設計思想である。プラズマ電流は最大17MA級であり、これは当時の既存トカマクを大きく上回る規模である。この設計は2001年に概要が公表され、その後のITER建設への国際合意(2006年)の技術的基盤となった。

磁場システム

磁場システムは、18基のトロイダル磁場コイル(TFコイル)、自立型の中央ソレノイド、6基のポロイダル磁場コイル、および補正コイル群から構成される。TFコイルは最大17MAのプラズマ電流をトカマク配置で閉じ込めるための磁場を供給するよう設計され、導体の最大磁場は11.8Tに達する。この超伝導は、当時としては最大級の規模と磁場強度を持ち、装置全体で最も技術的リスクの高い要素の一つであった。