NBI

核融合炉は、太陽と同じ原理でエネルギーを生み出す、未来のエネルギー源として期待されています。太陽の中心部では、軽い原子核同士が融合してより重い原子核へと変化することで莫大なエネルギーが放出されています。この反応を地上で再現するのが核融合炉です。核融合反応を起こすためには、原子核同士を非常に高いエネルギーで衝突させる必要があります。原子核はプラスの電気を帯びているため、互いに反発し合う性質を持っています。この反発力に打ち勝ち、原子核同士を十分に近づけるには、原子核を構成する粒子を高速で運動させる必要があります。そのためには、物質を高温に加熱し、プラズマと呼ばれる状態にすることが必要です。プラズマとは、原子核と電子がバラバラになった状態のことを指します。プラズマの温度は、摂氏１億度以上という想像もつかないほど高い温度が求められます。この超高温状態を作り出すために、様々な加熱方法が研究されています。代表的な方法の一つに、中性粒子ビーム入射加熱装置（ＮＢＩ）があります。ＮＢＩでは、まず水素あるいは重水素のイオンを生成し、加速器を用いて高速に加速します。その後、中性化装置で電子を付加し、電荷を持たない中性粒子に変換します。電気を帯びていない中性粒子は、磁場の影響を受けずにプラズマの中心部まで到達し、プラズマ中の粒子と衝突してエネルギーを伝達することで、プラズマを加熱します。ＮＢＩ以外にも、高周波加熱といった方法も利用されます。高周波加熱は、特定の周波数の電磁波をプラズマに入射することで、プラズマ中の粒子を共鳴的に加熱する手法です。このように、プラズマの加熱は核融合炉の運転において最も重要な要素の一つであり、効率的な加熱方法の開発が核融合発電の実現に向けて不可欠です。