磁場閉じ込め

磁場閉じ込め（magnetic confinement）とは、磁場を用いて高温プラズマを壁から隔離し、核融合反応が持続するのに十分な密度・温度・閉じ込め時間を保つ手法である。図は、磁場閉じ込め実験の物理的な姿を示すものである。図中には、真空容器内に描かれた中心柱状プラズマ、ポロイダル磁場コイルによる磁気面の断面図、そしてアルゴンおよび水素プラズマの可視光像が見て取れる。プラズマは数千万度から一億度を超える温度に達するため、どのような固体容器も直接触れさせることができず、帯電した粒子が磁力線に巻き付いて運動する性質を利用して、磁力線という「見えない容器」の中に閉じ込める。この原理に立つ磁場閉じ込め核融合は、慣性閉じ込め方式と並ぶ核融合エネルギー開発の二大路線の一つであり、半世紀以上にわたる研究の蓄積の上に、国際熱核融合実験炉（ITER）などの炉規模装置が計画されている。

磁場閉じ込めの原理

荷電粒子は磁場中でラーモア運動と呼ばれる磁力線周りの螺旋運動を行う。は粒子の質量と温度で決まり、核融合プラズマの条件ではイオンでも数ミリメートル程度と、装置サイズに比べてはるかに小さい。したがって、磁力線が閉じた領域内に留まるように配置できれば、粒子は磁力線を横切って壁に到達する前に長時間閉じ込められる。磁場閉じ込めの本質は、この「磁力線に沿った自由度」と「磁力線に垂直な束縛」をいかに組み合わせるかにある。