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ITER （元々はInternational Thermonuclear Experimental Reactorの頭文字をとったもので、ラテン語で「道」または「経路」を意味する）[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]は、核融合発電の実現可能性を実証するために設計された国際的な核融合研究および工学プロジェクトです。この施設は、フランス南部のカダラッシュ研究センターの近くで建設中です。 [ 4 ] [ 5 ] ITERは2013年から建設中です。2033年から2034年に最初のプラズマを達成すると予想されており、[ 6 ] [ 7 ]その時点で、これまで最大のトカマクであった日本のJT-60SAの約6倍のプラズマ体積を持つ世界最大の核融合炉になります。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
核融合研究の長期目標は発電ですが、ITERの目的は発電を伴わない大型核融合炉の科学研究と技術実証です。[ 11 ] [ 8 ] ITERの目標には、瞬間的にQ = 10、定常状態でQ = 5の核融合エネルギー利得係数（Q、プラズマが吸収する熱出力に対する熱出力の比）を達成すること、超伝導磁石、極低温、加熱、制御および診断システム、遠隔操作を含む核融合発電技術を開発すること、燃焼プラズマを研究すること、トリチウム増殖をテストすること、核融合プラントの安全性を実証することが含まれます。[ 9 ] [ 5 ]
ITERは、中国、欧州連合（EU）、インド、日本、ロシア、韓国、米国の7つの加盟国によって資金提供および運営されています。英国は、ブレグジット直後、EUのFusion for Energy（F4E）プログラムを通じて2023年9月までITERへの参加を継続しました。 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]スイスは、2021年までユーラトムとF4Eを通じて参加していましたが、[ 15 ]その後EUとの交渉を経て2026年に再参加する予定です。[ 16 ] [ 17 ] ITERは、オーストラリア、カナダ、カザフスタン、タイとも協力協定を結んでいます。[ 18 ]
フランスでのITER複合施設の建設は2013年に始まり[ 19 ]、トカマクの組み立ては2020年に始まった[ 20 ]。当初の予算は60億ユーロ近くだったが、建設と運用の総費用は180億ユーロから220億ユーロと予測されている[ 21 ] [ 22 ]。他の見積もりでは総費用は450億ドルから650億ドルとされているが、これらの数字はITERによって異議を唱えられている[ 23 ] [ 24 ] 。最終的な費用に関係なく、ITERはすでに史上最も高額な科学実験[ 25 ] 、人類史上最も複雑な工学プロジェクト[ 26 ] 、そして国際宇宙ステーション（1000億ユーロまたは1500億ドルの予算）と大型ハドロン衝突型加速器（75億ユーロの予算）の開発以来、最も野心的な人類の協力の1つと評されている[注1 ] [ 27 ] [ 28 ] 。
ITERの後継として計画されているEUROfusion主導のDEMOは、実験環境で発電を行う最初の核融合炉の1つになると予想されている。[ 29 ]
核融合は、恒星の中心部の強烈な熱によって原子核が融合し、熱と光の形で大量のエネルギーが生成されるという、恒星内部で起こるプロセスを再現することを目指しています。地球上で核融合エネルギーを利用すれば、増大するエネルギー需要を満たすのに十分なエネルギーが得られ、環境への影響も比較的少ない持続可能な方法でエネルギーを供給できます。核融合プロセスでは、 1グラムの重水素-三重水素燃料混合物から90,000キロワット時のエネルギーが生成され、これは石炭11トンに相当します。[ 30 ]
核融合は、従来の原子力エネルギーとは異なるアプローチを採用しています。現在の原子力発電所は、原子核を分裂させてエネルギーを放出する核分裂に依存しています。核融合は、複数の原子核を高熱で融合させ、その過程でもエネルギーを放出します。[ 31 ]
核融合には多くの魅力的な可能性が秘められています。燃料は比較的豊富であるか、核融合炉で生成できます。ITERは、重水素を用いた予備試験の後、その組み合わせのエネルギーポテンシャルが高いこと[ 32 ]と、この核融合反応が最も簡単に実行できることから、重水素と三重水素の混合物を核融合に使用します。最初の同位体である重水素は、ほぼ無尽蔵の資源である海水から抽出できます[ 33 ] 。2番目の同位体である三重水素は、自然界には微量しか存在せず、世界の推定供給量（主に重水CANDU核分裂炉で生産）は年間わずか20キログラムで、発電所には不十分です[ 34 ] 。ITERは、将来の核融合炉が独自の三重水素を生成し、自給自足できるようにする三重水素増殖ブランケット技術を試験します。 [ 35 ] [ 36 ]さらに、核融合炉は実質的にCO2排出物や大気汚染物質を生成せず、メルトダウンの可能性もなく、その放射性廃棄物は従来の原子炉（核分裂炉）で生成されるものに比べてほとんどが非常に短命である。[ 37 ]
2006年11月21日、7つのプロジェクトパートナーは、核融合炉の建設資金を拠出することに正式に合意した。[ 31 ]この計画は30年間続く予定で、建設に10年、運転に20年かかる。ITERの当初の費用は約50億ユーロと見込まれていた。[ 38 ]しかし、遅延、原材料価格の高騰、初期設計の変更により、公式予算見積もりは180億ユーロから200億ユーロに上昇した。[ 39 ] [ 40 ]
原子炉の建設には10年かかると予想されており、ITERは2020年に最初のプラズマを試験し、2023年までに完全な核融合を達成する計画だった。2024年、ITERは2035年に重水素-重水素プラズマ運転を開始するという新しいスケジュールを発表した。[ 6 ]フランスのカダラッシュ中心部近くで敷地の準備が始まっており、フランスのエマニュエル・マクロン大統領は2020年の式典でプロジェクトの組み立て段階を開始した。[ 41 ]改訂されたスケジュールでは、最初の水素プラズマ放電を達成するための作業は2020年半ばに70%完了しており、順調に進んでいると考えられていた。[ 42 ]
ITERの目標の一つは、Q値（「核融合ゲイン」）を10にすることです。Q = 1は「ブレークイーブン」と呼ばれます。トカマクで達成された最高の結果は、JETトカマクの0.67です。[ 43 ]核融合全般で達成された最高の結果は、 2025年4月に国立点火施設による慣性閉じ込め核融合（ICF）実験で達成されたQ = 4.13です。[ 44 ]
商用核融合発電所では、エンジニアリングゲイン係数が重要です。エンジニアリングゲイン係数は、発電所の電力出力と、発電所のすべての内部システム（トカマク外部加熱システム、電磁石、極低温プラント、診断および制御システムなど）の電力入力の比として定義されます。[ 45 ]商用核融合発電所は、エンジニアリング損益分岐点を念頭に置いて設計されます（DEMOを参照）。一部の原子力技術者は、商用核融合発電所が実現可能となるためには、Qが100必要であると考えています。[ 46 ]
ITERは発電しません。熱源から発電することはよく知られたプロセスであり（多くの発電所で使用されています）、ITERは継続的に大きな核融合出力で稼働することはありません。ITERに発電機能を追加すると、プロジェクトのコストが増加し、トカマクでの実験には何の価値ももたらしません。ITERに続いて計画されているDEMOクラスの原子炉は、正味の発電を実証することを目的としています。[ 47 ]
ITERの主要な目標の1つは、「燃焼プラズマ」の状態を達成することです。燃焼プラズマとは、プラズマ加熱のために受け取るエネルギーの50%以上が（外部ソースではなく）核融合反応から得られるプラズマの状態です。競合するNIF核融合プロジェクトが慣性閉じ込めを使用して2021年8月8日にこのマイルストーンを達成するまで、どの核融合炉も燃焼プラズマを生成していませんでした。[ 48 ] [ 49 ] Q DT値が高くなると、プラズマ加熱電力のより大きな部分が核融合反応によって生成されます。[ 50 ]これにより、高いQ DT値で外部加熱システムから必要な電力が減少します。トカマクが大きいほど、核融合反応によって生成されたエネルギーが内部プラズマ加熱のために多く保存され（外部加熱の必要性は少なくなり）、Q値も向上します。これが、ITERがトカマク炉をスケールアップする計画です。
ITERの熱核融合炉は、300MWを超える 電力を使用してプラズマに50MWの熱エネルギーを吸収させ、 400 ～600秒間、核融合によって500MWの熱を発生させます。[ 51 ]これは、熱入力と熱出力の比で測定した場合、プラズマ加熱電力QDTが10倍になることを意味します。つまり、QDT ≥ 10です。[ 52 ] トカマクの炉心で生成される核融合電力と炉心に入力される加熱電力の比Qcoreの記録値は、TRANSPコードを 使用して計算されたJET Joint European Torus実験で1.3です。 [ 53 ] 2022年現在 核融合によるエネルギー生産の記録は、 2022年12月にQコア1.5を達成した国立点火施設の原子炉が保持している。 [ 44 ]プラズマを加熱するだけでなく、原子炉と施設で消費される総電力は、プラズマ運転中の30秒間で110MWから最大620MWのピークに達する。 [ 54 ]研究用原子炉であるため、発生した熱エネルギーは電力に変換されず、単に放出される。[ 5 ] [ 55 ] [ 56 ]
ITERの基礎となった核融合プロジェクトの最初の国際協力は、1978年に国際トカマク炉（INTOR）で始まりました[ 57 ] [ 58 ]。INTORには、ソ連、欧州原子力共同体、米国、日本の4つのパートナーが参加していました。しかし、INTORプロジェクトは、1985年3月にミハイル・ゴルバチョフがソ連共産党書記長に就任するまで停滞していました。ゴルバチョフは、1985年10月にフランスのフランソワ・ミッテラン大統領との会談で、共同核融合プロジェクトへの関心を再び高め、その後、1985年11月のジュネーブサミットでロナルド・レーガンとの会談で、このアイデアがさらに発展しました[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] 。
ゴルバチョフ・レーガン首脳会談の準備では、会談に向けて具体的な合意は何もなかったことが明らかになった。しかし、ITER計画は、1980年代にエネルギー研究局長を務めたアメリカ人科学者アルビン・トリベルピースと、後にクルチャトフ原子力研究所所長となるロシア人科学者エフゲニー・ヴェリホフという2人の物理学者による静かな研究のおかげで、政界で勢いを増していた。この2人の科学者は、実証用核融合炉の建設プロジェクトを支持していた。当時、磁気核融合研究は日本、ヨーロッパ、ソ連、アメリカで進行中であったが、トリベルピースとヴェリホフは、核融合研究の次の段階に進むには、主要国の予算では到底無理であり、国際的な協力が有益であると考えていた。[ 62 ]
米国エネルギー省核融合エネルギー局の国際プログラム部長であるマイケル・ロバート氏は、「1985年9月、私は二国間核融合活動の一環として、米国の科学チームを率いてモスクワを訪問しました。ある日、昼食時にヴェリホフ氏が、ソ連と米国が協力して核融合炉の開発を進めるというアイデアを私に提案しました。私の反応は『素晴らしいアイデアだ』というものでしたが、私の立場では、そのアイデアを大統領にまで押し上げる力はありませんでした」と説明しています。[ 63 ]
核融合に関する協力の推進は科学外交の重要な局面として挙げられるが、それでもこのプロジェクトをめぐって米国政府内で大きな官僚的争いが勃発した。協力に反対する論拠の一つは、ソ連がこれを利用して米国の技術や専門知識を盗むというものだった。もう一つは象徴的なもので、ソ連の物理学者アンドレイ・サハロフの扱いに対する米国の批判に関わるものだった。サハロフは核技術の平和利用の初期の提唱者であり、イゴール・タムとともに核融合研究の中核となるトカマクのアイデアを開発した。[ 64 ]しかし、サハロフはソ連におけるより広範な市民的自由も支持しており、その活動によって1975年のノーベル平和賞とロシア国内追放の両方を受賞したが、彼はこれに反対して何度もハンガーストライキを行った。[ 65 ]ウィリアム・フリン・マーティンの指揮の下、米国国家安全保障会議は核融合プロジェクトについて話し合う会議を開催し、米国はこのプロジェクトを進めるべきであるという合意に至った。
マーティンは国家安全保障会議の事務局長（首席補佐官）としてレーガン大統領に同行してジュネーブ首脳会談に出席し、そこでゴルバチョフの科学顧問エフゲニー・ヴェリホフと合意を締結した。これにより、ジュネーブ首脳会談で核融合協力が議論され、レーガンとゴルバチョフによる歴史的な共同声明が発表された。この声明では、「平和目的で制御された熱核融合を利用することを目的とした作業の潜在的な重要性」が強調され、この点において、本質的に無尽蔵であるこのエネルギー源を全人類の利益のために得るための国際協力の可能な限り広範な発展が提唱された。[ 66 ] [ 67 ]核融合コミュニティにとって、この声明は画期的なものであり、その月の後半にレーガンが連邦議会の合同会議で核融合の可能性に言及したことで、その意義がさらに強まった。[ 63 ]
その結果、国際的な核融合実験に関する協力が進展し始めた。1986年10月のレイキャビク首脳会議で、いわゆる「四者イニシアチブ委員会」（ユーラトム加盟国を通じたヨーロッパ、日本、ソ連、米国）が設立され、プロジェクトの開発を監督することになった。[ 68 ]翌年の1987年3月、四者イニシアチブ委員会はウィーンの国際原子力機関（IAEA）本部で会合を開いた。この会合は、実験炉の概念設計研究の開始と、核融合技術の平和利用の法的基盤、組織構造と人員配置、プロジェクトの最終的な場所などの運用上の問題に関する交渉の開始を意味した。ウィーンでのこの会合は、プロジェクトが国際熱核融合実験炉と命名された場でもあったが、すぐにその略称とラテン語で「道」を意味する言葉だけで呼ばれるようになった。[ 63 ]
概念設計およびエンジニアリング設計段階は、IAEA の後援の下で実施されました。[ 69 ]当初の技術目標は 1992 年に設定され、当初のエンジニアリング設計活動 (EDA) は 1998 年に完了しました。[ 70 ]許容可能な詳細設計は、延長された EDA 期間を完了するために 2001 年 7 月に検証され、検証された設計は、2006 年 11 月に開始され、2007 年 12 月に終了した設計レビューを受けました。[ 71 ] [ 72 ]設計プロセスは、磁気閉じ込めのために円形断面にするべきか、D 字型断面にするべきかなどの問題について議論があり、困難でした。これらの問題は、米国が 1998 年に一時的にプロジェクトから離脱し、2003 年に再参加した理由の一部でした。[ 68 ]
同時期に、ITERのパートナーグループは拡大し、2003年に中国と韓国がプロジェクトに参加し、2005年にインドが正式に参加した。[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]
ITERプロジェクトの開催地を巡る激しい競争があり、候補地はフランスと日本の2か所に絞り込まれた。ロシア、中国、欧州連合はフランスのカダラッシュを支持し、米国、韓国、日本は日本の六ヶ所を支持した。[ 68 ] 2005年6月、ITERはフランス南部のカダラッシュに建設されることが正式に発表された。[ 5 ]この決定に至る交渉は、EUと日本の間で妥協案として成立し、日本はITERのフランス拠点における研究スタッフの20%とITERの管理機関の長を約束された。さらに、ITER建設予算の8%が日本に建設されるパートナー施設に充てられることで合意された。[ 76 ]
2006年11月21日、パリのエリゼ宮殿でフランスのジャック・シラク大統領主催の式典において、国際コンソーシアムが原子炉建設に関する正式な協定に署名した。[ 77 ] 2007年3月にカダラッシュで建設用地の整地作業が開始され、この協定がすべてのパートナーによって批准された後、2007年10月24日にITER機構が正式に設立された。[ 78 ]
2016年、オーストラリアはプロジェクト初の非加盟国パートナーとなった。ITERはオーストラリア原子力科学技術機構（ANSTO）と技術協力協定を締結し、ITER装置の特定部分の建設と引き換えに、オーストラリアにITERの研究成果へのアクセスを許可した。[ 79 ] [ 80 ] 2017年、カザフスタンは協力協定を締結し、カザフスタン共和国国立原子力センターとITER間の技術協力の基礎を築いた。[ 81 ]最近では、プロジェクトの初期段階でITERと協力した後、カナダは2020年にトリチウムとトリチウム関連機器に焦点を当てた協力協定を締結した。[ 82 ]
このプロジェクトは2020年7月に組み立て段階を開始し、フランスのエマニュエル・マクロン大統領がITERプロジェクトの他のメンバーの立ち会いのもとで開始した。[ 83 ]
ITERは、ITER協定の7つの署名国の代表者で構成されるITER評議会と呼ばれる統治機関によって監督されています。ITER評議会は組織の全体的な方向性を決定し、予算などの問題を決定します。[ 84 ] ITER評議会はまた、プロジェクトの総局長を任命します。これまでに5人の総局長がいました。[ 85 ]
ベルナール・ビゴは2015年にITERプロジェクトの管理とガバナンスの改革のために任命された。[ 87 ] 2019年1月、ITER理事会はビゴを2期目の5年間の任期に再任することを全会一致で決定した。[ 88 ]ビゴは2022年5月14日に死去し、後任の所長を探す間、副所長の多田英介がITERのリーダーシップを引き継いだ。[ 89 ]
ITERの掲げる使命は、大規模な炭素排出ゼロのエネルギー源として核融合発電の実現可能性を実証することである。[ 90 ] より具体的には、このプロジェクトは以下のことを目指している。
ITERプロジェクトの目的は核融合装置を作るだけにとどまらず、参加国間でこのような巨大プロジェクトを管理するために必要な技術的、組織的、物流的能力、スキル、ツール、サプライチェーン、文化を構築し、現地の核融合産業を育成することなど、はるかに広範なものである。[ 91 ] [ 5 ]
2022年4月現在 ITERは最初のプラズマに向けて85%近く完了していた。[ 92 ]最初のプラズマは2025年後半に予定されていたが、[ 93 ] [ 94 ] 2023年に遅延が認められ、この目標に影響することになった。2024年7月、ITERは2034年にフルプラズマ電流、2035年に重水素-重水素プラズマによる運転開始、2039年に重水素-三重水素運転を含む新しいスケジュールを発表した。[ 6 ]
このプロジェクトの始まりは、1978年に欧州委員会、日本、米国、ソ連が国際トカマク型原子炉（INTOR）ワークショップに参加したことに遡ります。このイニシアチブは国際原子力機関の後援の下で開催され、その目的は磁気核融合が実験用発電炉（EPR）段階に進む準備ができているかどうかを評価し、実施しなければならない追加の研究開発を特定し、概念設計によってそのようなEPRの特性を定義することでした。1978年から1980年代半ばにかけて、参加各国の数百人の核融合科学者と技術者が、トカマク閉じ込めシステムの詳細な評価と核融合エネルギーを利用するための設計の可能性に参加しました。[ 95 ] [ 96 ]
1985年のジュネーブ首脳会談で、ミハイル・ゴルバチョフはロナルド・レーガンに対し、INTORワークショップで提案されたトカマクEPRの建設を両国が共同で行うことを申し出た。ITERプロジェクトは1988年に開始された。[ 97 ]
2007年に起工式が行われ[ 98 ]、2013年にITERトカマク複合施設の建設が開始された[ 99 ]。
機械の組み立ては2020年7月28日に開始されました。[ 100 ]施設の建設は2025年に完了し、原子炉の試運転が開始され、初期のプラズマ実験はその年の終わりに開始される予定でした。[ 101 ] ITERが稼働すると、プラズマ体積840立方メートルで、使用されている磁気閉じ込めプラズマ物理実験としては最大規模となり、 [ 102 ] Joint European Torusの8倍になります。
2023年、ITER組織はプラズマに面する第一壁の材料をベリリウムからタングステンに変更することを正式に決定した。これは、タングステンを装甲材として使用する将来のすべての燃焼プラズマ設計のコンセンサスにITERを合わせるためであった。さらに、第一壁の主要材料としてベリリウムを使用することには多くの懸念があった。ベリリウムは毒性の高い金属であり、侵食によって発生する粉塵はメンテナンスの安全性を懸念させた。最近のモデリングでは、異常なプラズマイベント中に強い溶融が発生し、第一壁の早期破損につながる可能性も示唆されていた。[ 103 ]
2024年7月3日、ITER事務局長のピエトロ・バラバスキ氏は、このプロジェクトでの最初のプラズマ生成は少なくとも2033年まで行われないと発表した。磁石からのエネルギー生成は、2016年に計画されていた2033年ではなく、2036年より早くは行われない。同氏はさらに、故障した部品の修理費用は50億ユーロと見積もられていると述べた。[ 104 ] [ 7 ]
重水素と三重水素が融合すると、2つの原子核が結合してヘリウム原子核（アルファ粒子）と高エネルギー中性子が形成される。[ 120 ]
周期表で鉄56とニッケル62よりも軽い安定同位体はほぼすべて他の同位体と融合してエネルギーを放出するが、重水素と三重水素は、エネルギー生成に最も魅力的な同位体である。なぜなら、それらは最も低い活性化エネルギー（つまり最も低い温度）で融合し、単位重量あたりに最も多くのエネルギーを生成するからである。[ 121 ]
原始星や中期星はすべて、核融合プロセスによって生成された膨大な量のエネルギーを放射します。[ 122 ]重水素-三重水素核融合は、質量あたりウラン235の核分裂の約3倍のエネルギーを放出し、石炭の燃焼などの化学反応の数百万倍のエネルギーを放出します。[ 123 ]核融合発電所の目標は、このエネルギーを利用して電気を生成することです。
核融合の活性化エネルギー（ほとんどの核融合システムでは、これは反応を開始するために必要な温度）は、各原子核内の陽子がそれぞれ同じ正電荷を持っているため互いに強く反発し合うため、一般的に高い。反応速度を推定するための経験則は、原子核が互いに100フェムトメートル(10 −13メートル) 以内に近づくことができなければならないということである。この距離では、原子核が静電障壁を越えて量子トンネル効果を起こし、強い核力と静電力が等しく釣り合う転換点に達し、核融合が起こる可能性が高くなる。ITER では、この接近距離は高温と磁気閉じ込めによって可能になる。ITER はクライオポンプなどの冷却装置を使用して磁石を絶対零度近くまで冷却する。[ 124 ]高温は原子核に静電反発を克服するのに十分なエネルギーを与える(マクスウェル-ボルツマン分布を参照)。重水素と三重水素の場合、最適な反応速度は 10 8ケルビンを超える温度で発生します。[ 125 ] ITER では、プラズマはオーム加熱(プラズマに電流を流す)によって1億5000 万ケルビン (太陽の中心部の温度の約 10 倍)まで加熱されます。 [ 126 ]追加の加熱は、中性ビームの入射(磁力線を正味の偏向なしに横切り、大きな電磁的混乱を引き起こさない) と無線周波数(RF) またはマイクロ波加熱を使用して行われます。[ 127 ]
このような高温では、粒子は大きな運動エネルギーを持ち、したがって速度も大きくなります。閉じ込められていない場合、粒子は急速に脱出し、エネルギーを運び去り、プラズマを冷却して正味のエネルギーが生成されなくなります。成功する原子炉は、プラズマの大部分が融合するのに十分な時間、粒子を十分に小さな体積に閉じ込める必要があります。[ 128 ] ITERや他の多くの磁気閉じ込め原子炉では、荷電粒子のガスであるプラズマは磁場を使用して閉じ込められます。磁場を通過する荷電粒子は、進行方向に対して垂直な力を受け、向心加速度が生じ、磁束線の周りの円またはらせん状に運動するように閉じ込められます。[ 129 ] ITERは、プラズマを閉じ込めるために、中央のソレノイド磁石、トカマクの端の周りのポロイダル磁石、18個のD字型のトロイダル磁場コイル、および補正コイルの4種類の磁石を使用します。[ 130 ]
磁石やその他の機器を高温や高エネルギー光子や粒子から遮蔽し、プラズマが充満するためのほぼ真空状態を維持するために、固体の閉じ込め容器も必要である。[ 131 ]閉じ込め容器は、電子、イオン、光子、アルファ粒子、中性子といった非常に高エネルギーの粒子の集中砲火にさらされ、構造が劣化する。発電所が経済的に成り立つように、材料はこの環境に耐えられるように設計されなければならない。このような材料の試験は、ITERとIFMIF（国際核融合材料照射施設）の両方で実施される予定である。[ 132 ]
核融合が始まると、高エネルギー中性子がプラズマの反応領域から放射され、電荷中性のため磁力線を容易に横切ります（中性子束を参照）。エネルギーの大部分を受け取るのは中性子であるため、中性子がITERの主要なエネルギー出力源となります。[ 133 ]理想的には、アルファ粒子がプラズマ内でエネルギーを消費し、プラズマをさらに加熱します。[ 134 ]
格納容器の内壁には、中性子を確実かつ効率的に減速および吸収し、鋼鉄構造と超伝導トロイダル磁場磁石を保護するように設計された440個のブランケットモジュールが設置されます。[ 135 ] ITERプロジェクトの後期段階では、実験用ブランケットモジュールを使用して、ブランケットモジュール内に含まれるリチウム含有セラミックペブルから燃料用のトリチウムを増殖させる 実験が行われます。この実験は、以下の反応に従って行われます。
ここで、反応物である中性子はDT核融合反応によって供給される。[ 136 ]
高速中性子から吸収されたエネルギーは抽出され、一次冷却材に送られます。この熱エネルギーは、実際の発電所では発電タービンを駆動するために使用されますが、ITERではこの発電システムは科学的に重要ではないため、代わりに熱が抽出されて処分されます。[ 137 ]
真空容器はITER装置の中心部分であり、磁場によってプラズマを閉じ込める二重壁の鋼鉄製容器である。
ITERの真空容器は、これまでに製造されたどの核融合容器よりも2倍大きく、16倍重くなります。9つのトーラス状のセクターはそれぞれ約450トンの重さになります。遮蔽材とポート構造をすべて含めると、総重量は5,116トンになります。外径は19.4メートル（64フィート）、内径は6.5メートル（21フィート）です。組み立て後の全体の高さは11.3メートル（37フィート）になります。[ 131 ] [ 138 ]
真空容器の主な機能は、気密に密閉されたプラズマ容器を提供することです。主な構成要素は、主容器、ポート構造、および支持システムです。主容器は、容器構造を強化するために厚さ 60 ミリメートル (2.4インチ)のシェル間にポロイダルおよびトロイダル補強リブを備えた二重壁構造です。これらのリブは、冷却水の流れ通路も形成します。二重壁の間の空間は、ステンレス鋼製の遮蔽構造で満たされます。容器の内面は、増殖ブランケットコンポーネントを含む増殖モジュールとのインターフェースとして機能します。これらのモジュールは、核融合反応によって生成される高エネルギー中性子からの遮蔽を提供し、一部はトリチウム増殖コンセプトにも使用されます。[ 138 ]
真空容器には、ポートと呼ばれる開口部が合計44個あります。上部ポートが18個、赤道ポートが17個、下部ポートが9個で、これらは遠隔操作、診断システム、中性粒子ビームの入射、真空ポンプなどに使用されます。遠隔操作が必要となるのは、運転中のニュートロン照射によって原子炉内部が放射性になるため、停止後にこの放射性物質が放出されるためです。[ 139 ]
核融合反応の開始前に真空引きを行い、空気の密度の約100万分の1という必要な低密度環境を作り出す。[ 140 ]
ITERは重水素-三重水素燃料を使用する。重水素は自然界に豊富に存在するが、三重水素は半減期がわずか12.3年の放射性物質であるため、はるかに希少であり、地球上には天然の三重水素が約3.5kgしか存在しない。[ 141 ]この三重水素の供給量が非常に少ないため、ITERでの試験において重要な構成要素は増殖ブランケットである。真空容器のポートに設置されたこの構成要素は、プラズマからのニュートロンとの反応による三重水素の生成を試験する役割を果たす。ブランケット内では、三重水素を生成する反応がいくつか存在する。[ 142 ]リチウム6は減速中性子との(n,t)反応によって三重水素を生成し、リチウム7は(n,nt)反応による高エネルギー中性子との相互作用によって三重水素を生成する。[ 143 ] [ 144 ]
増殖ブランケットの概念には、ヘリウム冷却リチウム鉛（HCLL）、ヘリウム冷却ペブルベッド（HCPB）、水冷却リチウム鉛（WCLL）法が含まれる。[ 145 ]テストブランケットモジュール（TBM）として知られる6種類のトリチウム増殖ブランケットの模擬試験がITERで実施され、共通のボックス形状を共有する。[ 146 ] HCPB概念で増殖ペブルとして使用される材料には、メタチタン酸リチウムとオルトケイ酸リチウムが含まれる。[ 147 ]増殖材料の要件には、良好なトリチウム生成と抽出、機械的安定性、および低レベルの放射化が含まれる。[ 148 ]
ITERは、磁場を用いて核融合燃料をプラズマ状に閉じ込める磁気閉じ込め核融合に基づいています。ITERトカマクで使用される磁石システムは、これまでに建造された中で最大の超伝導磁石システムになります。 [ 149 ]このシステムは、プラズマ閉じ込めを実現するために、中央ソレノイド磁石、ポロイダル磁石、トロイダル磁場コイル、および補正コイルの4種類の磁石を使用します。[ 130 ]中央ソレノイドコイルは、高さ18メートル、幅4.3メートル、重量1000トンになります。[ 150 ]超伝導ニオブスズを使用して45 kAを流し、13テスラを超えるピーク磁場を生成します。[ 151 ] [ 152 ]
18個のトロイダル磁場コイルにもニオブスズが使用されます。これらは、公称ピーク磁場強度11.8テスラ、蓄積磁気エネルギー41ギガジュールという、これまでに設計された中で最も強力な超伝導磁石です。[ 153 ]他の低磁場ITER磁石（ポロイダル磁場コイルと補正コイル）には、超伝導素子としてニオブチタンが使用されます。[ 154 ]
核融合を実現するには、プラズマ粒子を1億5000万℃にも達する高温まで加熱する必要があります。このような極限温度を実現するには、複数の加熱方法を使用する必要があります。[ 127 ]トカマク内部では、磁場の変化によって加熱効果が生じますが、外部加熱も必要です。ITERでは、3種類の外部加熱が行われます。[ 155 ]
ITERクライオスタットは、真空容器と超伝導磁石を囲む3,850トンの大型ステンレス鋼構造物で、超低温の真空環境を提供することを目的としています。[ 161 ]その厚さ（ 50～250ミリメートル（2.0～9.8インチ） ）により、8,500立方メートルの密閉空間に作用する大気圧によって生じる応力に耐えることができます。[ 162 ] 2020年6月9日、ラーセン＆トゥブロ社はクライオスタットモジュールの納入と設置を完了しました。[ 163 ]クライオスタットは、地震から隔離された基盤の上に設置されるトカマク複合施設の主要コンポーネントです。[ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]
ダイバータは、トカマク内部にある装置で、原子炉の運転中にプラズマから廃棄物や不純物を取り除くことができる。ITERでは、ダイバータは核融合プロセスによって発生する熱と灰を抽出し、周囲の壁を保護し、プラズマの汚染を低減する。[ 167 ]
巨大な灰皿に例えられるITERダイバータは、主にタングステンで構成されている。プラズマに直接さらされるダイバータターゲットは、融点が高く、スパッタリング率が低く、トリチウムの保持率が低いことからタングステンで作られている。ダイバータの基底構造には、熱伝導のための銅合金や構造支持のためのステンレス鋼などの材料が用いられている。
ダイバータは54個のカセットで構成されています。各カセットの重量は約8トンで、寸法は0.8メートル×2.3メートル×3.5メートルです。ダイバータの設計と建設は、Fusion For Energy機関によって監督されています。[ 168 ]
ITERトカマクが稼働しているとき、プラズマに面するユニットは1平方メートルあたり20メガワットもの熱スパイクに耐えるが、これは地球の大気圏に突入する宇宙船が経験する熱スパイクの4倍以上である。[ 169 ]
ダイバータの試験は、ロシアのITERダイバータ試験施設（IDTF）で行われている。この施設は、設計と製造をプロジェクト加盟国に分散させるITER調達協定の一環として、サンクトペテルブルクのエフレモフ研究所に設立された。 [ 170 ]
ITERトカマクは、運転中に発生する熱を管理するために相互接続された冷却システムを使用します。熱の大部分は、一次水冷却ループによって除去されます。このループ自体は、トカマク建屋の二次閉じ込め内の熱交換器を介して二次ループからの水によって冷却されます。[ 171 ]二次冷却ループは、冷却塔、プロヴァンス運河から水を供給する5 km (3.1 mi)のパイプライン、および冷却水を冷却し、化学汚染とトリチウムの検査を行ってからデュランス川に放出するための水槽からなる、より大きな複合施設によって冷却されます。このシステムは、平均電力を放散する必要があります。 トカマク運転中は450MW 。[ 172 ]液体窒素システムはさらに 80 K (-193.2 °C; -315.7 °F)まで冷却する1300 kWの冷却能力と液体ヘリウムシステムが 75 kWの冷却能力で4.5 K (-268.65 °C; -451.57 °F)まで冷却します。液体ヘリウムシステムは、フランスのエア リキード社によって設計、製造、設置、試運転されます。 [ 173 ] [ 174 ]
ITERの建設地選定プロセスは長く、難航した。日本は六ヶ所町を候補地として提案した。[ 175 ]フランスのカダラッシュとスペインのヴァンデロスという2つのヨーロッパの候補地が検討されたが、欧州競争力評議会は2003年11月にカダラッシュを公式候補地に指名した。[ 176 ]さらに、カナダは2001年5月にクラリントンの候補地への立候補を発表したが、2003年に撤退した。[ 177 ] [ 178 ]
この時点から、選択肢はフランスと日本に絞られた。2005年5月3日、EUと日本は7月までに紛争を解決するプロセスに合意した。2005年6月28日にモスクワで行われた最終会合で、参加国はカダラッシュにITERを建設することに合意し、日本はプロジェクトの日本人事務局長と日本国内の施設建設のための資金パッケージを含む特権的パートナーシップを得た。[ 179 ]
欧州連合（EU）の核融合エネルギープロジェクトへの欧州側の貢献を担当する機関であるFusion for Energyは、スペインのバルセロナに拠点を置いています。Fusion for Energy（F4E）は、ITERおよび核融合エネルギー開発のための欧州連合の共同事業体です。同機関のウェブサイトによると、次のようになります。
F4Eは、核融合を実用的で持続可能なエネルギー源として実証することを目的とした世界最大の科学パートナーシップであるITERへの欧州の貢献を担っています。[...] F4Eはまた、核融合の研究開発イニシアチブも支援しています[...] [ 180 ]
中性粒子ビーム入射器プロトタイプの開発と最適化を目的としたITER中性粒子ビーム試験施設は、イタリアのパドヴァで建設されている。[ 181 ]これは、カダラッシュの敷地外にある唯一のITER施設となる。
ITERの建物のほとんどは、反射性のステンレス鋼と灰色のラッカー塗装された金属を交互に配置したパターンで覆われる予定、または既に覆われています。これは、建物を周囲の環境に溶け込ませ、断熱性を高めるという美観上の理由から行われました。[ 182 ]
現在、ITER協定には中国、欧州連合、インド、日本、ロシア、韓国、米国の7カ国が署名している。[ 18 ]
ブレグジットの結果、英国は2020年1月31日に正式にユーラトムから脱退した。しかし、 EU-英国貿易協力協定の条項に基づき、英国は当初、2020年12月31日の移行期間終了後も、Fusion for Energyの一部としてITERのメンバーであり続けた。[ 183 ] [ 184 ]しかし、2023年に英国はFusion for Energyへの参加を中止し、2024年にはEUとは独立してITERへの加盟を求めないことを決定した。[ 13 ] [ 14 ]
2009年3月、1979年からユーラトムの準加盟国であるスイスは、第三国としてエネルギーのための核融合への加盟を批准した。 [ 185 ]
2016年、ITERはオーストラリアとの「相互利益と関心のある分野における技術協力」に関するパートナーシップを発表したが、オーストラリアは正式メンバーにはならなかった。[ 80 ]翌年、ITERはカザフスタンと協力協定を締結した。[ 81 ] [ 186 ]
タイも、2018年にITERとタイ原子力技術研究所の間で協力協定が締結されたことにより、このプロジェクトにおいて公式な役割を担っています。この協定は、タイの学生や科学者にコースや講義を提供し、タイとITERプロジェクト間の関係を促進します。[ 187 ]
カナダは以前は正式メンバーでしたが、連邦政府からの資金不足のため脱退しました。このため、カナダは2003年にITERサイトの誘致も取り下げました。カナダは2020年にトリチウムとトリチウム関連機器に焦点を当てた協力協定を通じてプロジェクトに復帰しました。[ 82 ]
ITERの活動はITER理事会によって監督されており、理事会は上級職員の任命、規則の改正、予算問題の決定、および追加の国や組織のITERへの参加を許可する権限を有しています。[ 188 ]現在のITER理事会の議長はウォン・ナムクン氏[ 189 ]であり、ITER事務局長代行は多田英介氏です。
オーストラリア（ 2016年にオーストラリア原子力科学技術機構（ANSTO）を通じて） [ 191 ]
カナダ（ 2020年にカナダ政府を通じて、主にトリチウムを根拠として） [ 192 ]
カザフスタン（ 2017年にカザフスタン共和国国立原子力センター（NNC-RK）を通じて） [ 191 ]
タイ（ 2018年にタイ原子力技術研究所（TINT）を通じて） [ 193 ]ITERプロジェクトの各メンバー（欧州連合、中国、インド、日本、韓国、ロシア、米国）は、それぞれの拠出金と調達責任を果たすために国内機関を設立しました。これらの機関は独自の職員を雇用し、独自の予算を持ち、すべての産業契約と下請けを直接監督しています。[ 194 ]
ITER協定は、EUを代表するユーラトムによって署名されました。Fusion for Energy（F4Eと呼ばれることが多い）は、2007年にEUの国内機関として設立され、スペインのバルセロナに本部を置き、フランスのカダラッシュ、ドイツのガルヒング、日本の六ヶ所に事務所があります。[ 195 ] F4Eは、真空容器、ダイバータ、磁石などのコンポーネントの設計と製造に貢献する責任を負っています。[ 196 ]
ITERに対する中国の貢献は、中国国際核融合エネルギー計画（CNDA）を通じて管理されています。中国の機関は、補正コイル、磁石支持部、第一壁、遮蔽ブランケットなどのコンポーネントに取り組んでいます。[ 197 ]中国はまた、 ITER研究を支援するために、成都のHL-2Mトカマク[ 198 ]と合肥のHT-7U（EAST）[ 199 ]で実験を行っています。
ITER-Indiaは、インドのプラズマ研究所が運営する特別なプロジェクトです。[ 200 ] ITER-Indiaの研究施設は、グジャラート州のアフマダーバードにあります。ITERプロジェクトに対するインドの成果物には、クライオスタット、クライオライン、炉内遮蔽、冷却および冷却水システムが含まれます。[ 201 ]
日本の量子科学技術研究開発機構（QST）は、現在、ITERプロジェクトの日本国内指定機関となっている。同組織は千葉県に拠点を置いている。[ 202 ]日本はITER機構およびITERメンバーと協力して、ブランケット遠隔操作システム、中央ソレノイドコイル、プラズマ診断システム、中性粒子ビーム入射加熱システムなど、トカマクのコンポーネントの設計と製造を支援している。[ 203 ]
ITER Koreaは2007年に韓国国立核融合研究所の下に設立され、韓国の大田に拠点を置いている。ITER Koreaが担当する調達品目の中には、真空容器の4つのセクター、ブランケットシールドブロック、熱シールド、トリチウム貯蔵および供給システムが含まれる。[ 204 ]
ロシア連邦は、ITERプロジェクトにおいて重要な位置を占めている。[ 205 ]ロシアの貢献は、ロスアトムまたは国営原子力公社の傘下でのハイテク機器および基本原子炉システムの製造と供給に集中している。[ 206 ]ロシア連邦は、ITERプロジェクトに対して複数の義務を負っており、その中には、トロイダル磁場のコイルを巻くための90トンの超伝導Nb3Snストランドに基づく22キロメートルの導体と、 ITER磁気システムのポロイダル磁場のコイルを巻くための40トンの超伝導NbTi ストランドに基づく11キロメートルの導体の供給が含まれる。[ 207 ]これらは2022年末に送られた。[ 208 ]ロシアは、第一壁の最もエネルギー集約的な（最大5MW/平方メートル）パネル179枚の製造を担当している。パネルは、鋼鉄製のベースに接続されたCu Cr Zr青銅にろう付けされたベリリウム板で覆われています。パネルのサイズは最大で幅2m、高さ1.4m、質量は約1000kgです。ロシア連邦の義務には、プラズマに面するITERコンポーネントの熱試験を実施することも含まれています。[ 209 ]ロシアはこのプロジェクトに参加することで、ITER原子炉の完全な設計文書を入手しました。
US ITERは米国エネルギー省の一部であり、テネシー州のオークリッジ国立研究所によって管理されています。 [ 210 ] US ITERはITERプロジェクトのコンポーネントの設計と製造の両方を担当しており、米国の関与には、トカマク冷却システム、診断システム、電子およびイオンサイクロトロン加熱伝送線路、トロイダルおよび中央ソレノイド磁石システム、ペレット入射システムへの貢献が含まれます。[ 211 ] 2022年、米国の核融合研究コミュニティは、プラズマと物質の相互作用、プラズマ診断、核融合核科学技術などの主要な研究分野を網羅するUS ITER研究プログラムの計画を発表しました。この計画は、ITERの成功裡の運用を確実にするために、米国と他のITERパートナーとの緊密な協力を想定しています。[ 212 ]
2006年、ITER協定は10年間で59億ユーロの費用を見積もって署名されました。2008年、設計レビューの結果、見積もりは約190億ユーロに上方修正されました。[ 213 ] 2016年現在、実験の建設と運用にかかる総費用は220億ユーロを超えると予想されており、[ 21 ] 2010年の見積もりから46億ユーロ、[ 214 ] 2009年の見積もりから96億ユーロ増加しています。[ 215 ]
2005 年 6 月にモスクワで開催された会議で、ITER 協力の参加メンバーは、建設段階の資金拠出の以下の配分に合意しました。ホスト国である欧州連合が 45.4% を負担し、残りはホスト国以外のメンバーが中国、インド、日本、韓国、ロシア連邦、米国にそれぞれ 9.1% ずつ負担します。[ 216 ] [ 217 ] [ 218 ]運転および廃止措置段階では、ユーラトムが総コストの 34% を負担し、[ 219 ]日本と米国が 13%、中国、インド、韓国、ロシアがそれぞれ 10% を負担します。[ 220 ]
拠出金の90%は、ITER独自の通貨であるITER会計単位（IUA）を使用して「現物」で提供される。[ 28 ]非ホスト国である日本の財政的貢献は総額の11分の1だが、EUは日本に特別な地位を与えることに同意し、日本はカダラッシュの研究スタッフの11分の2を提供し、建設契約の11分の2を獲得する一方、EUのスタッフと建設コンポーネントの拠出は11分の5から11分の4に削減される。
ITERへのアメリカの貢献は議論の対象となっている。米国エネルギー省（USDOE）は、現物拠出を含めた2025年までの総建設費を650億ドルと見積もっているが、ITERはこの計算に異議を唱えている。[ 24 ] 2017年にITERへの資金提供を削減した後、米国は2018年に当初予算の2倍となる1億2200万ドルの現物拠出を行った。[ 221 ] 2020年のITERへの総拠出額は2億4700万ドルと推定されており、これはUSDOEの核融合エネルギー科学プログラムの一部である。[ 222 ] 2021年1月に承認された米国の核融合エネルギーへの取り組みを導く戦略計画の下で、USDOEは核融合エネルギー科学諮問委員会に対し、米国が10年間ITERへの資金提供を継続すると想定するよう指示した。[ 223 ]
ITERに対する欧州予算の支援も、プロジェクトの過程で変動してきた。2010年12月、欧州議会が、加盟国が2012～13年のITER建設費の不足分を補うために予算から14億ユーロを再配分する計画を承認することを拒否したと報じられた。2010年度予算の締め切りにより、この資金調達計画の見直しが必要となり、欧州委員会（EC）は2011年にITER予算決議案を提出せざるを得なくなった。[ 224 ]最終的に、2014年から2020年までのITERに対する欧州の拠出金は29億ユーロに設定された。[ 225 ]ごく最近では、2021年2月に、欧州理事会が2021年から2027年までのITERへの資金提供として56億1000万ユーロを承認した。[ 226 ]
ITERトカマクの建設は、部品が世界中で製造され、組み立てのためにフランスに輸送されるため、「巨大な3次元パズル」の組み立てに例えられてきました。[ 227 ]この組み立てシステムは、加盟国の拠出金は主に「現物」で、各国が資金を提供する代わりに部品を製造するというITER協定の結果です。このシステムは、プロジェクトに資金を提供する国々に経済刺激と核融合の専門知識を提供するために考案され、一般的な枠組みでは、加盟国の拠出金の90%が材料または部品で、10%が資金で行われることが求められました。[ 228 ]
その結果、プロジェクト開始以来、2800件以上の設計または製造契約が締結された。[ 229 ]フランスの研究・教育・イノベーション大臣フレデリック・ヴィダルによる2017年の推定では、ITERの建設には500社が関わっており、ベルナール・ビゴは、2007年以降、ヨーロッパだけで70億ユーロの契約が主要請負業者に授与されたと述べている。[ 230 ] [ 231 ]
トカマク施設の全体的な組み立ては、Amec Foster Wheeler (英国)、Assystem (フランス)、Kepco (韓国) の合弁会社である Momentum に授与された 1 億 7400 万ユーロの契約を通じて監督されています。[ 232 ]最大の入札の 1 つは、 ENGIE (フランス) とExyte (ドイツ) を含む欧州のコンソーシアムに授与された HVAC システムと機械および電気機器の 5 億 3000 万ユーロの契約でした。[ 233 ] 2 億ユーロのトカマク組み立て契約も、Ansaldo Energia (イタリア)、ENGIE (フランス)、SIMIC (イタリア) を含む欧州のコンソーシアム Dynamic に授与されました。[ 234 ]フランスの産業コングロマリットDaherは、ITER の物流契約で 1 億ユーロ以上を獲得しました。これには、世界中のさまざまなメーカーからの重いコンポーネントの輸送が含まれます。[ 235 ] [ 236 ]
アメリカでは、ITERプロジェクト開始以来、米国企業に13億ドルの契約が発注されており、今後さらに8億ドルの契約が予定されていると推定されている。[ 237 ]主要な米国の契約には、重要な中央ソレノイド磁石の設計と製造をゼネラル・アトミックス社が担当することが含まれる。[ 238 ]
2019年、中国原子力発電工程公司が率いる中国のコンソーシアムは、ITERでの機械組立契約を締結したが、これは中国企業がヨーロッパで締結した原子力エネルギー契約としては過去最大規模であった。[ 239 ]
ロシアはITER向けに磁石と真空注入システムを供給しており、サンクトペテルブルクのスレドネ・ネフスキー造船所で建設が行われている。 [ 240 ]
インドでは、トカマクの基本構成要素の一つであるクライオスタットの建設契約は、ITERの水冷システム契約も獲得しているラーセン＆トゥブロ社に授与された。 [ 241 ]イノックスグループ傘下のイノックスCVA社は、ITERプロジェクトにクライオラインを供給する予定である。[ 242 ] [ 243 ]
日本の産業界のリーダーである東芝エネルギーシステムズ＆ソリューションズと三菱重工業は、ITER用のトロイダル磁場コイルの製造契約を結んでいる。[ 240 ]トカマクのもう1つの重要な部分である真空容器の建設は、現代重工業に発注され、韓国で建設されている。[ 244 ]
2023年に遅延が認められ、2025年までにプラズマを生成するという目標に影響が出ることが分かった。2035年の完全核融合目標は維持できることが期待された。[ 245 ] 2024年7月に新たなスケジュールが発表され、2030年代半ばに最初のプラズマを生成し、2039年までに重水素-三重水素運転を開始することが目標とされた。[ 6 ]
ITER計画は、環境への影響の可能性、気候変動への対応策としての有用性、トカマクの設計、実験目的の表現方法など、様々な問題点について批判を受けてきた。
2005年にフランスがITER計画の建設地に決定した際、ヨーロッパの環境保護活動家の中には、この計画に反対する者もいた。例えば、フランスの政治家ノエル・マメールは、ITER計画によって地球温暖化対策がおろそかになると主張した。「温室効果ガス対策にとってこれは良いニュースではない。なぜなら、30～50年の期間を要する計画に100億ユーロを投じることになるが、その計画が効果的かどうかも定かではないからだ。」[ 246 ]しかし、フランスの別の環境保護団体である原子力環境保護協会（AEPN）は、気候変動対策の重要な一部としてITER計画を歓迎した。[ 5 ]
より広範な核融合分野において、独立系核融合科学者のエリック・ラーナーなど、トカマク以外のシステムに取り組む研究者の多くは、他の核融合プロジェクトはITERのコストのほんの一部で済み、核融合発電へのより実現可能で費用対効果の高い道となる可能性があると主張している。[ 247 ]ダニエル・ジャスビーなどの他の批判者は、ITERの研究者がトカマク核融合計画によって生じる技術的および経済的な潜在的な問題に正面から向き合おうとしないと非難している。[ 248 ]
トカマクの設計に関して、2013年のトカマクパラメータデータベースの補間により、トカマクダイバータの電力負荷が以前の予想値の5倍になることが明らかになったことが懸念事項の一つとなった。ITERダイバータの電力負荷はすでに非常に高いと予測されているため、これらの新たな発見は新たな設計試験イニシアチブにつながった。[ 249 ]
ITERや将来の重水素-三重水素（DT）核融合プロジェクトに関して批評家が提起したもう1つの問題は、利用可能な三重水素の供給量です。現状では、ITERは実験のために既存の三重水素の供給量をすべて使用する予定であり、現在の最先端技術では、将来の核融合エネルギーのためのDT燃料サイクル実験のニーズを満たすのに十分な三重水素を生成することはできません。三重水素の問題を分析した2020年の研究の結論によると、「DEMOおよび将来の核融合炉のためのDT燃料サイクルの開発を成功させるには、プラズマ物理学と核融合技術の主要分野における集中的な研究開発プログラムが必要である」とのことです。[ 250 ]
支持者たちは、ITERに対する批判の多くは誤解を招く不正確なものであり、特に実験の「固有の危険性」に関する主張はそうだと考えている。商業用核融合発電所の設計目標は、生成される放射性廃棄物の量が核分裂炉の数百分の一であること、長寿命放射性廃棄物が生成されないこと、そしてそのような原子炉が大規模な暴走連鎖反応を起こすことは不可能であることである。[ 251 ]プラズマがITERの内壁に直接接触すると、プラズマが汚染され、すぐに冷却されて核融合プロセスが停止する。さらに、核融合炉のチャンバーに含まれる燃料の量（重水素/三重水素燃料0.5グラム[ 252 ]）は、核融合燃焼パルスを数分から最大1時間維持するのに十分であるのに対し、核分裂炉には通常、数年分の燃料が含まれている。[ 253 ] さらに、いくつかのトリチウム除去システムが導入されるため、燃料サイクル在庫レベルが約2 kg (4.4 lb)になると、ITER は最終的に大量のトリチウムをリサイクルする必要があり、その回転率は世界中のこれまでのどのトリチウム施設よりも桁違いに高くなるでしょう。[ 254 ]
事故（または破壊行為）が発生した場合、核融合炉は通常の核分裂原子力発電所よりもはるかに少ない放射性汚染しか放出しないと予想されます。さらに、ITERの核融合発電方式は核兵器技術とはほとんど共通点がなく、兵器の製造に必要な核分裂性物質を生成しません。支持者は、大規模な核融合発電は需要に応じて信頼性の高い電力を供給でき、汚染はほぼゼロ（気体のCO 2、SO 2、またはNO x副生成物は生成されない）であると指摘しています。[ 255 ]
日本の実証炉の研究者によると、核融合発電機は2030年代、遅くとも2050年代には実現可能になるはずだという。日本は複数の稼働施設で複数の核融合経路を探求する独自の研究プログラムを進めている。[ 256 ]
米国だけでも、電力の年間売上高は2100億ドルに達します。[ 257 ]アジアの電力部門は、1990年から1999年の間に930億ドルの民間投資を集めました。[ 258 ]これらの数字は、現在の価格のみを考慮に入れています。ITERの支持者は、現在の研究への投資は、将来はるかに大きなリターンを得るための試みと見なすべきだと主張しており、2017年から2018年にかけて行われたITER投資がEU経済に与える影響に関する研究では、「中長期的には、EUのITERへのコミットメントからプラスの投資収益が得られる可能性が高い」と結論付けています。[ 259 ] また、ITERへの年間10億ドル未満の世界的な投資は、2007年に総額169億ドルに達した他の発電方法の研究と矛盾するものではありません。[ 260 ]
ITERの支持者は、強烈な中性子束に耐えるためのアイデアを検証する唯一の方法は、実験的に材料をその中性子束にさらすことであり、これはITERとIFMIFの主要な使命の1つであると強調し[ 252 ]、両施設はその取り組みにとって極めて重要となるだろう[ 261 ] 。ITERの目的は、将来の核融合発電所を取り巻く科学的および工学的問題を調査することである。強烈な中性子束にさらされると予想される材料の特性について満足のいくデータを取得することはほぼ不可能であり、燃焼プラズマは外部加熱プラズマとは全く異なる特性を持つと予想される[ 262 ] 。支持者は、これらの問題への答えは、特に計り知れない潜在的利益を考慮すると、ITER実験を必要とすると主張している[ 263 ] 。
さらに、トカマクを用いた主要な研究は、磁気閉じ込めプラズマ物理学研究の最終段階の一つ手前の段階である自己持続反応を実行できる段階まで発展しました。トカマク研究プログラムでは、プラズマ構成の制御に注力した最近の進歩により、エネルギーと圧力の閉じ込めが大幅に改善され、このような原子炉からの電力の予測コストが2分の1に削減され、先進軽水炉からの電力の予測コストの約50%増にとどまる値になりました。 [ 264 ]さらに、先進的な低放射化構造材料の開発の進歩は、環境に優しい核融合炉の可能性を裏付けており、代替閉じ込め概念の研究は、将来の閉じ込めの改善の可能性をもたらしています。[ 265 ]最後に、支持者は、化石燃料の代替となる可能性のある他のものにも、独自の環境問題があると主張しています。太陽光、風力、水力発電はいずれも、ITERの後継機であるDEMO（出力2,000MW）と比較すると、表面出力密度が非常に低い。DEMOのエネルギー密度は、大型核分裂発電所のエネルギー密度をも上回る。 [ 266 ]
プロジェクトの安全性は、フランスおよびEUの原子力規制に従って規制されています。2011年にフランス原子力安全局（ASN）は好意的な意見を表明し、その後、フランスの原子力透明性および安全法に基づき、一般市民がプロジェクトの安全性に関する情報提供を求めることができる公開照会が行われました。公表された安全評価（ASNが承認）によると、原子炉漏洩の最悪の場合でも、放出される放射能は自然放射線の1/1000を超えず、地元住民の避難は必要ありません。施設全体には、すべてのバリアの有効性を確認するための多数のストレス試験が含まれています。原子炉建屋全体は、約500本の耐震吊り柱の上に建設されており、複合施設全体は 海抜約300mに位置しています。全体として、近くのデュランス川の100年に一度の大洪水や1万年に一度の大地震などの極めてまれな事象が複合施設の安全設計で想定されており、それぞれの安全対策が設計の一部となっています。[ 5 ]
2008年から2017年の間に、このプロジェクトはEU経済だけで34,000人年の雇用を生み出しました。2018年から2030年の期間には、さらに74,000人年の雇用と159億ユーロの総価値を生み出すと推定されています。[ 5 ]
ITERの前身としては、JET [ 267 ] Tore Supra [ 268 ] MAST [ 269 ] SST -1、EAST、KSTARなどがある。計画中および提案中の他の核融合炉には、NIF [ 270 ] W7X 、 T - 15MD、STEP、SPARC、 SST - 2 [ 271 ] CFETR [ 272 ] [ 273 ] [ 274 ] [ 275 ] DEMO [ 276 ] K - DEMO、その他の「DEMO フェーズ」の国営または民間の核融合発電所がある。[ 277 ] [ 278 ]
（元々は「国際熱核融合実験炉」であったが、現在はラテン語に改名され、「旅」、「道」、「方法」を意味する）は、トカマクと呼ばれるタイプの巨大な核融合炉となる。
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)この実験装置には、太陽の中心部の約10倍の温度である摂氏1億5000万度に達するプラズマを閉じ込めるのに十分な強力な磁場を生成するために必要な、世界最大の超伝導磁石が設置される。
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