STEPは、核融合・プラズマ物理学の装置。英国UKAEAが設計する球状トカマク型原型炉で、実用規模の核融合発電を実証する計画である。高ベータ定常運転を目指し、中心ソレノイドを用いない非誘導電流駆動と二重零ダイバータによる熱・粒子排気が設計の中心課題となる。この用語集が追う論文のうち、タイトルにこの主題が現れるものは136本ある。比重が最も大きかったのは1990–1994年で、その期間の論文の0.44%を占めた。直近の2025–2029年では0.42%。この用語集がこの主題を最初に拾うのは1985年以降で、それ以前の収録論文には現れない。
Ambiguous with the common English word 'step'.
解説
STEP（Spherical Tokamak for Energy Production、球形トカマク型エネルギー生産）は、英国が主導する原型核融合発電プラントの設計・建設計画である。2040年代までに球形トカマクから得電力への正味の電力出力を実証することを目標とし、現在は概念設計段階にあり、2030年代前半の建設開始を目指している。商用炉への道を開く「原型炉」位置づけであり、核融合出力1.5〜1.8 GW、核融合利得は10以下が設計目標とされる。
![STEP SPP baseline configuration with the assumed first wall (green), and a representative PF coil set (blue) with indicated coil current signs relative to the plasma current. The coil positions have been optimised according to the procedure described in [3], taking into account (i) maximal vertical position of coils limited by the TF coil height, (ii) minimal radial and vertical distances between coils and mechanical structures, (iii) limiting radial positions for the assumed radial machine build.](https://fusionpapers-figures.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/nfad53e2f2.jpg)
fig.2 Optimisation of the poloidal field system for advanced divertor configurations in STEP (2024) · CC BY 4.0
STEP SPP baseline configuration with the assumed first wall (green), and a representative PF coil set (blue) with indicated coil current signs relative to the plasma current. The coil positions have been optimised according to the procedure described in [3], taking into account (i) maximal vertical position of coils limited by the TF coil height, (ii) minimal radial and vertical distances between coils and mechanical structures, (iii) limiting radial positions for the assumed radial machine build.
図は原型プラント（SPP）の基本構成を示したもので、第一壁（緑）と、プラズマ電流に対する極性を示した代表ポロイダル場コイル配置（青）が描かれている。以下、この計画の設計思想と主要課題を概観する。
球形トカマクという設計選択
STEPが球形トカマク（ST）を採用する理由は、プラズマの比圧（正規化比圧 β_N）を従来型トカマクより高く運転できる点にある。核融合出力は β_N の4乗、トロイダル場の4乗、細長比 κ のほぼ5乗に比例するため、高比圧・高細長比の運転ができれば、より小さな主要半径・より低い磁場で同じ出力を達成でき、装置を小型化・低コスト化できる可能性がある。STEPの基本諸元は主要半径 R₀ = 3.6 m、アスペクト比 A = 1.8、細長比 κ ≈ 3、三角形量 δ ≈ 0.5、軸上トロイダル場 3.2 T 程度である。
ただし高細長比のプラズマは垂直方向に不安定であり、能動制御なしには位置が指数関数的に加速して暴れる。幸い、この不安定の最大成長率はアスペクト比が小さいほど抑えられ、周囲の導電性構造物が誘導電流によって安定化に寄与する。つまり球形トカマクは垂直安定化の面では有利であり、高細長比運転と両立できる。一方で、低アスペクト比ゆえ中心柱に空間がほとんどなく、トロイダル場コイルとを狭い空間に収めねばならない。この制約が、後述する方式の選択を根本的に決めている。
推移
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研究の変遷
1985–199415本 · 0.27%
次段階トカマク設計とプラズマ中のステップ構造
この時代の論文は、次段階トカマクにおける電子サイクロトロン加熱やイオンサイクロトロン加熱、電流駆動を扱う設計検討と、プラズマステッププロファイルでの共鳴吸収や二段圧力パルスによるエントロピー分布を扱う基礎物理の双方からなる。JT-60SAやJETが装置名として現れ、次段階装置の概念が形成されつつあった。
同時に語られた主題表面拡散、逆磁場ピンチ、イオンサイクロトロン加熱、容器内機器、エネルギー閉じ込め、電子サイクロトロン加熱
よく登場する装置
この数字の作り方
- 数え方 —
- 同じものが別の名前で書かれていてもまとめて数えている。綴りが変わった時期に推移が動いて見える、ということは起きない
- 割合 —
- その時代の収録論文全体に占める比率。コーパスは1970年代より2010年代のほうが9倍大きいため、本数のままではほとんどの主題が右肩上がりに見えてしまう
- 記述 —
- その時代の論文・共起する主題・登場する装置だけを根拠にAIが書いている
- 冒頭の定義 —
- 用語そのものの説明だけは、論文73本の要旨を読ませたうえでAIの分野知識で書かせている。ここだけは収録論文に書かれていることの要約ではない
- 解説 —
- では、6本の論文（うち全文6本）と1枚の図版を読ませたうえでAIが書いている
- 範囲 —
- 収録は6誌に限られる。ここで減っていることは、分野がその取り組みをやめたことを意味しない