核融合発電に「複雑系の壁」、巨大投資の見極め方

はじめに

「地上に太陽をつくる」とも形容される核融合発電が、日本の成長戦略の柱の一つとして注目を集めています。国際原子力機関（IAEA）の推計では、核融合の社会実装による経済効果は2100年ごろに世界全体で最大700兆円に達するとされています。

政府は今夏の成長戦略策定に向けて、2030年代の発電実証を目指す工程表をまとめる方針です。しかし、核融合は予測が極めて難しい「複雑系」の技術です。1億度を超えるプラズマの振る舞いは非線形的で、一つの技術課題を解決しても次の予期せぬ問題が現れます。成果が約束されない巨大科学に、どう投資するのかという難問に日本は直面しています。

核融合発電の現在地と日本の戦略

国家戦略の加速

2025年6月、内閣府は2023年に策定した「フュージョンエネルギー・イノベーション戦略」を改定しました。最大の変更点は、発電実証の目標時期を「2050年ごろ」から「2030年代」へと大幅に前倒ししたことです。「世界に先駆けた実証」を明記し、核融合の産業化を戦略の中核に据えました。

この背景には、地政学リスクの高まりがあります。ホルムズ海峡の緊張や中国のレアアース規制など、エネルギー安全保障上のリスクが顕在化する中、燃料の海外依存を低減できる核融合は「危機管理投資」として位置づけられています。燃料となる重水素は海水から無尽蔵に得られ、反応過程でCO2を排出しないという特性も、脱炭素化の切り札として評価されています。

FASTプロジェクトの進展

日本の核融合開発の中で特に注目されるのが、民間主導のFAST（Fusion by Advanced Superconducting Tokamak）プロジェクトです。京都フュージョニアリングが取りまとめ役を担い、高温超伝導コイルを用いたコンパクトなトカマク型核融合炉の建設を目指しています。

FASTは50万〜100万キロワットの発電出力と1,000秒の放電時間を目標に掲げています。概念設計は2025年度内に完了し、2028年以降の建設開始に向けて、工学設計やサイト選定へと進む計画です。量子科学技術研究開発機構（QST）が運用する世界最大のトカマク装置「JT-60SA」での実験成果も、FASTの設計に反映されています。

官民一体の「オールジャパン」体制

2024年3月に設立されたフュージョンエネルギー産業協議会「J-Fusion」には、三菱重工業、IHI、東芝エネルギーシステムズ、清水建設、三井物産、INPEX、フジクラなど80社以上が参加しています。政府は内閣府にタスクフォースを設置し、研究機関の設備増強に100億円を投じるなど、投資を加速させています。

民間投資も活発です。日立ベンチャーズ、三菱UFJキャピタル、トヨタベンチャーズ、SMBCベンチャーキャピタルなどが核融合関連企業やサプライチェーンに出資しており、ベンチャー主導のイノベーションが進んでいます。

立ちはだかる「複雑系の壁」

プラズマ制御の本質的な難しさ

核融合の最大の技術課題は、1億度を超える高温プラズマの制御です。プラズマは多数のイオンと電子が相互作用する系であり、さらに周辺の中性粒子やプラズマ対向壁との相互作用も考慮する必要があります。

その振る舞いには強い非線形性と非平衡性が存在します。つまり、条件をわずかに変えただけで結果が大きく変わり得るという特性です。従来の工学的手法では予測が難しく、実験を繰り返しながら制御技術を磨くしかない領域が残されています。

同時に解決すべき複数の難題

核融合炉の実現には、プラズマ制御以外にも複数の技術課題を同時にクリアする必要があります。具体的には、かつてない強磁場・大型の超伝導コイルの製造、超低温（マイナス269度）と1億度の共存、プラズマを浮遊させながら燃焼を持続する技術、そして燃料を閉じ込めつつ排気を取り出す仕組みの確立です。

これらの課題は相互に依存しており、一つを解決すると別の問題が生じる場合があります。専門家が指摘するように、核融合は「プラズマが出たら終わり」ではなく、反応が起きることとエネルギー源として成立することの間には大きな溝があります。

「複雑系」としての核融合

核融合が「複雑系」と呼ばれるのは、個々の要素技術の進歩が全体の成否を直線的に予測させないためです。プラズマ物理、材料工学、超伝導技術、熱工学など多分野が絡み合い、全体としての振る舞いは各要素の単純な足し算にはなりません。

このため、政府が描くロードマップ通りに開発が進む保証はありません。未来の姿から逆算して計画を立てるバックキャスト方式は有効ですが、本質的に予測不可能な要素を含む核融合では、計画の柔軟な修正が不可欠です。

注意点・展望

投資判断で見極めるべきポイント

核融合への投資で重要なのは、「中核技術」の見極めです。すべての技術課題に均等に投資するのではなく、ブレークスルーが全体の進展を大きく左右する技術領域を特定し、そこに集中投資する戦略が求められます。キヤノングローバル戦略研究所は、政府が2兆円を投じてすべての要素技術開発を同時加速すべきと提言しています。

一方で、核融合関連の世界市場規模は2030年に約60兆円、2040年には約118兆円に拡大するとの予測もあり、出遅れのリスクも無視できません。米国、中国、英国、韓国などが国家戦略として核融合開発を推進しており、国際的な開発競争は激化しています。

日本の強みと課題

日本には核融合関連で世界トップクラスの技術蓄積があります。重電メーカー、化学メーカー、熱エネルギー関連企業など、サプライチェーンの裾野が広いことも強みです。エネルギー資源に乏しい日本にとって、核融合は単なるエネルギー技術ではなく、産業競争力の源泉となる可能性を秘めています。

課題は、長期にわたる研究投資への社会的合意の形成です。成果が見えにくい巨大科学への理解を得るには、進捗の透明性と、途中段階での成果（スピンオフ技術の活用など）を示すことが重要です。

まとめ

核融合発電は、経済効果最大700兆円という壮大な可能性を持つ一方、「複雑系」という本質的な壁を抱えています。日本政府が2030年代の発電実証を掲げ、FASTプロジェクトやJ-Fusionを軸に官民一体で取り組む体制は整いつつあります。

重要なのは、成果が保証されない中でも中核技術を見極め、柔軟に戦略を修正しながら投資を継続することです。核融合は一直線に実現する技術ではありませんが、日本が持つ技術力と産業基盤を活かせば、エネルギー安全保障と産業競争力の両面で大きなリターンが期待できます。今夏に策定される成長戦略の工程表が、その道筋をどう描くかに注目です。

参考資料:

• フュージョンエネルギー（核融合）の現在地と未来
• 日本の成長戦略を支える核融合の可能性
• Japan Unveils Updated National Fusion Energy Strategy
• Conceptual design completed for Japan’s FAST fusion demo project
• 核融合発電の経済効果は最大700兆円
• 核融合プラズマのサイエンスとその拡がり
• トカマク型の核融合発電、民間主導で30年代実証