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はじめに：太陽を、地上につくる
毎朝のぼる太陽。その光と熱は、地球上のほぼすべての生命を支えています。では、太陽はなぜ、何十億年も燃え続けることができるのでしょうか。
その答えが「核融合」です。そして今、この太陽と同じ仕組みを地上で再現し、電気をつくろうという壮大な挑戦が、世界中で加速しています。それが「核融合発電（フュージョンエネルギー）」です。
燃料はほぼ無尽蔵、発電中に二酸化炭素を出さない――。そんな「夢のエネルギー」として、かつては「実用化まであと30年と言われ続けて、いつまでも30年後のまま」と揶揄されることもありました。しかし近年、技術の進歩と民間投資の急増によって、状況は大きく変わりつつあります。
この記事では、核融合発電の仕組みから、いまの原子力発電との違い、安全性、実用化に向けた最新の動向と課題までを、専門知識がない方にもわかるように解説します。
第1章：核融合とは？
1-1. 軽い原子がくっつくと、エネルギーが生まれる
すべての物質は、原子でできています。そして原子の中心には、「原子核」があります。
核融合とは、水素のような軽い原子の原子核どうしが、ものすごい勢いでぶつかって一つにくっつき、別の重い原子核に変わる反応のことです。このとき、くっついたあとの重さが、もとの合計よりもほんのわずかに軽くなります。この「消えた重さ」が、莫大なエネルギーに変わるのです。
これは、アインシュタインが示した有名な式「E＝mc²」（エネルギー＝質量×光の速さの2乗）で説明されます。光の速さはとてつもなく大きいため、ほんのわずかな質量でも、膨大なエネルギーになるのです。
1-2. 太陽の中で起きていること
太陽の中心は、温度が約1,500万度、圧力は地球の大気の2,000億倍以上ともいわれます。この超高温・超高圧の環境で、水素の原子核どうしが次々とぶつかり、ヘリウムに変わる核融合反応が起こっています。太陽が放つ光と熱は、この反応から生まれているのです。
1-3. 地上では「1億度」が必要
原子核はどれもプラスの電気を帯びているため、近づけようとすると強く反発し合います。この反発に打ち勝ってぶつけるには、原子核を猛スピードで動かす、つまり超高温にする必要があります。
太陽のように巨大な重力による圧力を地上でつくることはできないため、地上の核融合では、太陽の中心よりもはるかに高い1億度以上の温度が必要になります。この温度では、物質は原子核と電子がばらばらになった「プラズマ」と呼ばれる状態になります。
第2章：燃料は「海の水」から
地上の核融合でもっとも実現しやすいと考えられているのが、重水素（D）と三重水素（T、トリチウム）という2種類の水素を使う反応（D-T反応）です。
- 重水素：海水中に豊富に含まれており、ほぼ無尽蔵に取り出すことができます。
- 三重水素：自然界にはほとんど存在しませんが、リチウムに中性子を当てることでつくり出すことができます。リチウムも海水中に含まれています。
わずかな燃料から莫大なエネルギーが得られるのも、核融合の大きな特徴です。よく知られた試算では、1グラムの燃料から、石油約8トン分のエネルギーが得られるといわれています。
第3章：いまの原子力発電と何が違うのか
「核」という言葉から、いまの原子力発電と同じものだと思われがちですが、両者は仕組みがまったく異なります。
| 項目 | 原子力発電（核分裂） | 核融合発電 |
|---|---|---|
| 反応 | 重いウランの原子核が分裂する | 軽い水素の原子核がくっつく |
| 燃料 | ウラン | 重水素・三重水素（海水などから） |
| 反応の止め方 | 連鎖反応を制御し続ける必要がある | 条件が崩れると反応は自然に止まる |
| 暴走のリスク | 制御を失うと重大事故のおそれ | 原理的に暴走しにくい |
| 放射性廃棄物 | 長期間管理が必要な高レベル放射性廃棄物が出る | 高レベル放射性廃棄物は出ないとされる。ただし装置の一部が放射化する |
| 実用化 | 実用化済み | 研究開発中 |
3-1. 「止まりやすい」という安全性
核融合は、1億度以上という極めて厳しい条件をそろえて、ようやく反応が起こります。装置に何か異常が起きて条件が崩れれば、反応はすぐに止まってしまいます。核分裂のような連鎖反応による暴走が原理的に起こりにくいことは、核融合の大きな利点とされています。
3-2. それでも課題はある
ただし、核融合も放射性物質とまったく無関係ではありません。燃料の三重水素は放射性物質であり、適切な管理が必要です。また、反応で生まれる中性子によって、装置の壁などが放射化（放射線を出すようになる）します。これらは、高レベル放射性廃棄物に比べると管理期間が短いとされていますが、安全に扱うための技術や規制の整備は欠かせません。
第4章：プラズマを閉じ込める2つの方式
1億度のプラズマに触れれば、どんな物質も耐えられません。そこで、プラズマをどうやって「閉じ込めるか」が、核融合研究の最大のテーマになってきました。主な方式は、大きく2つに分けられます。
4-1. 磁場閉じ込め方式（トカマク型・ヘリカル型など）
プラズマは電気を帯びているため、強い磁場で形をつくり、宙に浮かせたまま閉じ込めることができます。ドーナツ型の装置の中で、磁場のカゴを使ってプラズマを閉じ込める方法です。
- トカマク型：旧ソ連で考案された方式で、現在もっとも研究が進んでいます。
- ヘリカル型：ねじれたコイルで磁場をつくる方式で、日本が強みを持つ分野のひとつです。
4-2. レーザー方式（慣性閉じ込め方式）
小さな燃料の粒に、四方八方から強力なレーザーを当てて一瞬で圧縮・加熱し、核融合を起こす方法です。2022年12月、アメリカのローレンス・リバモア国立研究所の国立点火施設（NIF）が、燃料に当てたレーザーのエネルギー（約2.05メガジュール）を上回るエネルギー（約3.15メガジュール）を核融合反応から取り出すことに成功し、大きなニュースになりました。
ただし、レーザーを動かすために使った電力全体はこれよりはるかに大きく、発電として「元が取れる」段階にはまだ遠い点には注意が必要です。それでも、核融合の歴史における重要な一歩であることに変わりはありません。
第5章：世界と日本の最新動向
5-1. 国際プロジェクト「ITER（イーター）」
フランス南部で建設が進められているのが、日本、EU、アメリカ、ロシア、中国、韓国、インドの7つの国と地域が協力する国際プロジェクト「ITER（国際熱核融合実験炉）」です。核融合で、加熱に使ったエネルギーの約10倍のエネルギーを生み出すことを目指しています。
ITERは、当初の計画から大幅に遅れており、2024年に見直された計画では、本格的な実験の開始が2030年代半ば、重水素と三重水素を使った運転は2030年代後半とされています。
5-2. 日本の「JT-60SA」
茨城県那珂市では、日本とEUが共同で建設した「JT-60SA」が2023年に初めてプラズマの生成に成功しました。現在稼働している超伝導のトカマク型装置としては世界最大級で、ITERを支える研究や、その先の原型炉に向けた研究を担っています。
5-3. 急増するスタートアップ企業
近年の大きな変化は、民間のスタートアップ企業が次々と登場し、巨額の投資を集めていることです。アメリカでは、強力な超伝導磁石を使った小型のトカマク型装置で早期の実用化を目指す企業などが注目を集めています。日本でも、核融合装置の部品や技術を開発する企業や、ヘリカル型の発電炉を目指す企業などが生まれています。
日本政府も核融合を国家戦略に位置づけ、2030年代の発電実証を目指す方針を打ち出すなど、取り組みを強化しています。ただし、実用化の時期については、専門家のあいだでも見方が分かれています。
第6章：「太陽はなぜ燃え続けるのか」という謎
核融合の物語は、ひとつの素朴な疑問から始まりました。「太陽は、なぜ何十億年も輝き続けられるのか」。19世紀の科学者たちは、太陽が石炭のように燃えているのだとしたら、数千年で燃え尽きてしまうはずだと考え、頭を悩ませていました。
1920年、イギリスの天文学者アーサー・エディントンは、太陽の中で、水素がヘリウムに変わるときに生まれるエネルギーが、太陽の輝きの源ではないかと提案しました。当時は、まだ原子核のことがよくわかっていない時代でしたが、この大胆な考えは、その後の物理学の発展によって裏づけられていきます。1930年代には、ドイツ出身の物理学者ハンス・ベーテが、太陽の中で起きている核融合反応の仕組みを詳しく明らかにし、のちにノーベル物理学賞を受賞しました。
夜空に輝くすべての星は、核融合によって光っています。そして、私たちの体をつくる炭素や酸素、鉄などの元素の多くも、遠い昔の星の中で、核融合によってつくられたものだと考えられています。「私たちは星のかけらでできている」――そう言われるのは、このためです。核融合は、宇宙と生命の成り立ちそのものに関わる現象なのです。
第7章：なぜ核融合は、こんなに難しいのか
核融合の研究が始まってから、70年以上がたちました。それでも、まだ発電所はできていません。なぜ、これほど難しいのでしょうか。
その理由のひとつは、プラズマが、とても「気まぐれ」な存在であることです。1億度を超えるプラズマは、磁場で閉じ込めようとしても、わずかなゆらぎが大きな乱れに成長し、閉じ込めから逃げ出そうとします。研究者たちは、よく、プラズマを閉じ込めることを「ゼリーを輪ゴムで縛ろうとするようなもの」とたとえます。どこかを押さえれば、別のところからはみ出してしまうのです。
もうひとつの理由は、求められる技術の幅広さです。超高温のプラズマを生み、閉じ込め、そこから熱を取り出し、燃料を補給し、壁の材料を守り、すべてを精密に制御する――。核融合炉には、物理学、材料工学、電気工学、情報科学など、さまざまな分野の最先端の技術が必要です。そのどれか一つでも欠ければ、発電所は成り立ちません。
近年は、AI（人工知能）を使って、プラズマの動きを予測し、乱れが大きくなる前に制御する研究も進められています。スーパーコンピュータによるシミュレーションの進歩も、研究を大きく後押ししています。気まぐれなプラズマとの長い付き合いは、新しい技術の力で、少しずつ前に進んでいるのです。
第8章：私たちにできる、エネルギーとの付き合い方
核融合の実現を待つ間にも、私たちにできることはたくさんあります。使っていない部屋の電気を消す、家電を省エネ性能の高いものに買い替える、再生可能エネルギーを選べる電力プランを検討する――。一人ひとりの小さな選択の積み重ねが、未来のエネルギーの形をつくっていきます。
太陽の恵みに感謝しながら、地上の太陽が灯る日を、楽しみに待ちたいですね。
その日まで、私たち自身も、エネルギーを大切に使う暮らしを続けていきましょう。
よくある誤解と疑問（Q&A）
Q1. 核融合発電は原子爆弾のような爆発を起こしませんか？
A. 核融合発電の装置では、ごくわずかな量の燃料しか使わず、条件が崩れると反応はすぐに止まります。原子爆弾や水素爆弾のような爆発が起こることはないと考えられています。
Q2. 核融合が実用化すれば、電気代は安くなりますか？
A. 燃料費はほとんどかからないと考えられていますが、装置の建設や維持には大きな費用がかかります。電気代がどうなるかは、技術の進歩やコストの下がり方次第で、現時点では見通せません。
結論：「30年後」が、少しずつ近づいている
核融合発電は、長いあいだ「いつまでも30年後の技術」と言われてきました。しかし、レーザー方式でのエネルギーの「黒字化」、日本のJT-60SAの稼働、世界中で生まれるスタートアップ企業――。その「30年後」は、確実に近づきつつあります。
もちろん、乗り越えるべき壁はまだたくさんあり、核融合だけで気候変動やエネルギーの問題がすべて解決するわけではありません。再生可能エネルギーや省エネルギーの取り組みと組み合わせながら、未来のエネルギーの選択肢のひとつとして育てていくことが大切です。
次に夕日を眺めるとき、その光を生み出している太陽の仕組みを、少しだけ思い出してみてください。私たちは今、その太陽を地上につくるという、人類史上もっとも大きな挑戦のひとつを目撃しているのかもしれません。
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