核融合エネルギーのCommonwealth Fusion Systems、商用発電所ARCの物理的基盤を検証する5本の査読論文を発表

世界最大・最先端の民間核融合企業であるCommonwealth Fusion Systems（CFS）は、商用核融合発電所「ARC」に関する5本の査読済み物理基盤論文を、ケンブリッジ大学出版局が発行する「Journal of Plasma Physics」の特集号に発表しました。世界トップクラスの物理学者58名が共著したこれらの論文は、ARCが電力網に継続的に400メガワット（MW）の正味電力を供給できることを証明し、その物理的根拠を科学的に厳密に検証したものです。論文の著者には、マサチューセッツ工科大学（MIT）・コロンビア大学・カリフォルニア大学サンディエゴ校・スウェーデンのKTH王立工科大学・チャルマーズ工科大学・ドイツのマックス・プランク・プラズマ物理学研究所（IPP）といった世界有数の研究機関が名を連ねています。CFSのARCコンセプト設計チーフエンジニアであるAlex Crееlyは「これらの論文を発表することで、私たちが意図した通りにARCトカマクと発電所を建設すれば、それは機能するということを示した。ARCの設計は実証済みの物理学に基づいた確固たる基盤を持っており、SPARCから得られる知見を活用して400MWのクリーン電力を電力網に供給する確かな道筋を示すことができた」と述べています。

今回の5本の論文は、プラズマの安定性・性能・輸送特性・電力および粒子排気・崩壊（ディスラプション）物理と対策・磁気流体力学（MHD）という多岐にわたる物理テーマをカバーしています。研究チームは最先端の計算シミュレーションツールを活用し、世界中のトカマク研究から得られた数十年分の実験データを物理シミュレーションフレームワークに統合した上で、工学的・商業的な優先事項と組み合わせて解析を行いました。その結果、ARCプラントは約1.1ギガワット（GW）の核融合出力を生成し、そこから400MWの連続した正味電力を生み出すことができると結論づけています。CFSのCEO兼共同創業者Bob Mumgaardは「これらの論文は私たちが採用した商用核融合へのアプローチを検証・リスク低減するものであり、2030年代初頭に電力網に電力を供給するという科学的に確かな道筋に対する確信を高めるものだ」と語っています。

今回のARC物理基盤論文は、CFSが2020年にSPARC（核融合実証機）に関して発表した7本の査読論文の成果を基盤とし、CFSの設立に先立って発表された最初のARC関連論文を大幅に発展させたものです。2020年のSPARC概要論文はJournal of Plasma Physicsで今なお最も多く読まれている論文であり続けています。研究はアメリカ合衆国エネルギー省のMilestone-Based Fusion Development Programをはじめとする官民パートナーシップの支援を受けており、CFSは現在、SPARCの稼働を開始してその知見をARCの最終設計に反映させる段階に向けた準備を進めています。共同創業者兼チーフサイエンスオフィサーのBrandon Sorbomは「SPARCの稼働を開始し、発電所との運転上の類似性を活かしてARCの設計の最終調整を行うことが待ちきれない」と述べています。

Commonwealth Fusion Systemsについて
Commonwealth Fusion Systems（CFS）は、世界最大・最先端の民間核融合企業です。2018年にMITプラズマ科学核融合センターからスピンアウトして設立され、マサチューセッツ州デベンズを拠点としています。高温超伝導マグネット技術を核心とし、核融合実証機SPARC（ネット・エネルギー生成を目標）および商用核融合発電所ARC（400MWの正味電力供給を目標）の開発を進めています。設立以来累計約30億ドルの資金を調達しており、米国エネルギー省のマイルストーン型核融合開発プログラムの支援も受けています。同社はすでに米国最大の卸電力市場PJMインターコネクションへの接続申請を行った最初の核融合企業となるなど、核融合エネルギーの商業化に向けた具体的な歩みを加速させています。