カルハム核融合エネルギーセンター

カルハム核融合エネルギーセンター

カルハム核融合エネルギーセンターの航空写真
設立	1965 (1965)
実験室タイプ	国立科学研究機関
研究分野	応用科学 核融合
スタッフ	2,200
位置	イングランド、オックスフォードシャー州、カルハム 51°39′32″N 1°13′42″W / 51.65889°N 1.22833°W / 51.65889; -1.22833
運営機関	英国原子力庁
Webサイト	uk_src_detail.php?id=1 ...
地図

カルハム核融合エネルギーセンター( CCFE ) は、英国の国立核融合研究研究所です。オックスフォードシャー州カルハム近郊のカルハム科学センターに位置し、欧州共同トーラス(JET)、メガアンペア球状トカマク(MAST)、および現在は閉鎖されている小型タイトアスペクト比トカマク(START)の所在地です。

以前はUKAEAカルハムとして知られていたこの研究所は、その親組織である英国原子力庁（UKAEA）の組織変更の一環として、2009年10月に改名されました。 ^[1]

2016年以降、イアン・チャップマン教授が所長を務め、センターはITERの最終的な詳細設計に向けた作業とDEMOを支援する準備作業に取り組んでいます。

2014 年に、このセンターに新しいRACE (Remote Applications in Challenging Environments) が設置されることが発表されました。

このセンターは、1960年にUKAEAに移管された旧イギリス海軍飛行場RNASカルハム（HMSホーンビル）の跡地にあります。UKAEAは引き続きこの場所を運営しており、主要なテナントとなっています。

このセンターには CCFE のほか、UKAEA の本部があり、多くの商業組織やその他の組織が集まっています。

また、アッパーテムズバレーサンデーリーグのサッカークラブJET FCの本拠地でもある。

UKAEA は、核融合研究業務を近隣のハーウェル研究施設から移転し、1965 年にカルハム研究所を正式に開設しました。カルハム研究所はまた、アルダーマストンと英国の他の場所の核融合活動を統合して、核融合研究の国立センターを形成しました。後にCERNの所長となるジョン・アダムスが、この研究所の初代所長に任命されました。

カルハム研究所は、衝撃波、磁気ミラーマシン、ステラレータ、レビトロンなど、さまざまな核融合コンセプトを試しながら、最初の20年間で約30の異なる実験を構築しました。1970年代には、将来の核融合炉の設計として最も有望なものとして浮上したトカマク装置を使用した磁気閉じ込め核融合に研究の焦点が当てられました。1960年代後半には、カルハム研究所の科学者は、ロシアのT3装置によって達成された非常に有望な結果を検証するためにレーザー散乱測定技術を使用して、トカマクの開発にすでに協力していました。 ^[2]これにより、トカマクは世界中の核融合研究機関の大半に採用されました。

1977年、長期にわたる交渉の末、カルハムが欧州共同体トーラス（JET）トカマクの建設地に選ばれた。^[3]建設は1978年に始まり、予定通り予算内で完成し、1983年6月に最初のプラズマが生成された。それ以来、この装置は、制御された重水素-三重水素核融合発電の初の実証（1991年）や、核融合発電出力16メガワットの記録（1997年）など、一連の核融合のマイルストーンを打ち立ててきた。^{[4]当初、JET施設は、JET共同事業協定に基づき、カルハム敷地内の別個の組織として多国籍チームによって運営されていた。しかし、2000年以降、UKAEAは、}欧州委員会との契約を通じて、ヨーロッパの研究パートナーに代わってJETの運営を担当している。

1980 年代、カルハム研究所は球状トカマクのコンセプトの開発に大きく貢献しました。これは、従来のトロイダル構成ではなく、「芯のあるリンゴ」形状のより強い磁場でプラズマを保持する、よりコンパクトなバージョンのトカマクです。これにより、核融合装置をより小型で効率的なものにできるという潜在的な利点があると考えられています。カルハム研究所での START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) 実験 (1991-1998) は、初のフルサイズの球状トカマクでした。その優れたパフォーマンスにより、より大型の装置である MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) が建設され、2000 年から 2013 年まで運用されました。

• 1960–1966:ジョン・アダムス
• 1966–1981:バス・ピーズ
• 1981–1990: ミック・ロマー
• 1990–1996: ドン・スウィートマン
• 1996–2002:デレク・ロビンソン
• 2002–2003: フランク・ブリスコー (代行監督)
• 2003–2008:クリストファー・ルウェリン・スミス
• 2008–2016:スティーブン・カウリー
• 2016年現在:イアン・チャップマン^[5]

CCFE は、トカマクプラズマ物理学、DEMO プロトタイプ核融合発電所の技術開発、核融合環境に適した材料の開発、エンジニアリング活動、学生、卒業生、見習いのトレーニング、一般および業界へのアウトリーチ活動など、幅広い活動プログラムを実施しています。

また、研究機関のEUROfusionコンソーシアムが管理する協調的な欧州プログラムにも参加しています。このプログラムは、2050 年までに核融合発電を実現するという目標を掲げ、欧州の核融合ロードマップの実現に重点を置いています。

CCFE は、フランスのカダラッシュに建設中の ITER トカマクをはじめ、数多くの国際協力に携わっています。CCFE は、カルハムでのプラズマ物理実験による ITER の科学的準備に貢献するだけでなく、遠隔操作アプリケーション、特殊な加熱システム、プラズマ測定 (「診断」) 用の計測機器など、プロジェクト向けの技術を開発しています。

2021年6月、ジェフ・ベゾスの支援を受けたジェネラル・フュージョンを含むコンソーシアムによって、CCFEに新しい核融合実証プラントが建設されることが発表された。2025年までに稼働する予定である。^[6]

英国国内の核融合プログラムの焦点は、メガアンペア球状トカマクの後継機として、より強力で設備の整ったMASTアップグレードです。MASTアップグレードの建設は2013年に始まり、2019年に稼働が開始されました。

MASTアップグレードは3段階で実施されます。コアアップグレード（ステージ1a）の資金は工学物理科学研究評議会と合意されており、2020年にプラズマ運用が開始されました。 ^[7]資金提供に応じて、後年さらに2つのフェーズ（ステージ1bとステージ2）が続く予定です。

MAST アップグレードには 3 つの主なミッションがあります。

1. 核融合コンポーネント試験施設 (CTF) の必要性を主張します。CTF はDEMO用の原子炉システムを試験するもので、球状トカマクは施設の理想的な設計と考えられています。
2. ITERの知識基盤を強化し、その成功を確実にするために重要なプラズマ物理学の問題を解決します。
3. 原子炉システムのテスト。MAST アップグレードは、プラズマから放出される粒子による電力負荷を軽減する高出力排気システムである革新的な Super-Xダイバータを試験する最初のトカマクになります。成功すれば、Super-X は DEMO やその他の将来の核融合装置で使用できます。

CCFE はEUROfusion に代わってJET施設の運用と安全性に責任を負っています。また、同社のエンジニアは、研究プログラムの要求を満たすために JET 装置の保守とアップグレードも行っています。アップグレードは主に、手動による立ち入りを不要にする高度なリモート ハンドリングシステムを使用して行われます。たとえば、2009 年から 2011 年にかけて、リモート ハンドリング エンジニアは JET の内部を剥ぎ取り、4,500 枚のタイルからなる新しい内壁を設置して、研究者が今後の ITER トカマク用の材料をテストできるようにしました。

さらに、CCFE は、ヨーロッパ全土の他の 28 の EUROfusion 研究組織とともに JET 科学プログラムに参加しています。

CCFE の国内核融合プログラムへの資金は、工学物理科学研究会議からの助成金によって提供されています。JET の運営は、英国原子力庁と欧州委員会との二国間契約に基づいて資金提供されています。

2016年11月29日のBBCニュース報道によると、「ブレグジットの投票以来、将来の資金調達と移動の自由に関する不確実性の中で、センターの多くの人々が『非常に神経質』になっている。すでに5人の研究者がヨーロッパ大陸に戻り、他の研究者も職を検討していると言われている」とのことである。^[8]

しかし、2019年にJETはBrexit後も資金提供を継続するというニュースが報じられ、懸念の一部は和らぎました。^[9]

• 公式サイト