KSTAR

KSTAR – 大韓民国の超伝導トカマク実験装置

KSTAR（ケイスター）は、大韓民国の核融合研究機関で運営される超伝導トカマク装置です。大田広域市に位置し、未来創造科学部傘下の韓国基礎科学支援研究院に属しています。KSTARは、核融合の様々な側面を深く掘り下げ、将来的には国際熱核融合実験計画（ITER）に参加するための重要な役割を果たすことを目指しています。

KSTARの歴史と目的

KSTARの建設計画は1995年に承認されましたが、アジア経済危機の影響で計画は一時影響を受け、遅延しました。最終的に2007年に完成し、2008年には初めてプラズマを観測しました。KSTARは、トカマクの実験装置の中で初めて完全な超電導化を実現した施設であり、これはITER計画にも大きな影響を及ぼすと期待されています。

KSTAR装置の構成

KSTARは、16のニオブスズ直流トロイダル磁場コイル、10のニオブスズ交流ボロイダル磁場コイル、4つのニオブチタン交流ボロイダル磁場コイルから構成されています。また、プラズマ発生装置は日本原子力研究開発機構から無償で貸与されています。

実験計画の目標

KSTARは、2011年までに20秒間のプラズマ・パルスを確立することを目指し、将来的にはそれを5分間にまで延ばす計画を立てています。装置の原子炉容器のサイズは、最大1.8メートルから最小0.5メートルの半径を持ち、最大3.5テスラのトロイダル磁場と最大2メガアンペアのプラズマ電流を生成できます。

プラズマの加熱やカレント・ドライブは、中性ビーム照射、イオンサイクロトン共鳴加熱（ICRH）、電子サイクロトン共鳴加熱（ECRH）などを利用して開始されます。

出力について

KSTARでは、初期熱を中性ビーム照射により最大8メガワット、記載の通りICRHからは6メガワットを見込んでおり、将来的にはそれぞれがアップグレードされる可能性があります。今後の新しい加熱手法によって、さらなる出力の向上も期待されています。

燃料とその使用

KSTARの実験では水素と重水素を燃料として利用しますが、ITERで使われる重水素とトリチウムの混合燃料は採用されない予定です。

現状の成果

KSTARは2012年に5000万度で17秒間の高温プラズマを維持することに成功し、その後も継続的に成果を上げています。2016年には55秒、2018年には90秒間プラズマを維持した実績もあり、特に2018年には1億度のプラズマを達成しました。さらには2020年には20秒間の維持に成功しています。

ITERへの貢献

KSTARの技術は、国際核融合実験炉（ITER）において重要な役割を果たすことが期待されています。現在、大韓民国を含む7か国がITER建設に関与しており、KSTARでの研究成果はその技術的基盤を提供し、共同研究の進展を促すでしょう。

これらの研究は、将来の持続可能なエネルギー源としての核融合の実現に向けた肝要なステップとなります。

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