水素やヘリウムといった原子番号が小さく軽い原子が核反応を経てより重い原子になる現象を核融合という。太陽などの恒星では内部で核融合による反応によりエネルギーを作りだし、それを光に変えて放射し輝いている。核融合炉とは、プラズマを超高真空の炉内で、超高温状態にして恒星内部のような核融合による反応を地上で起こし、反応により作りだされるエネルギーを熱に変換して取り出す炉のことを指す。
目次
はじめに
アスタミューゼ社のご紹介
弊社は世界の無形資産・イノベーションを可視化し 社会課題解決と未来創造を実現する、データ・アルゴリズム企業であり、
イノベーション投資の流入に加え、イノベーターの流れを機械的に分析し、データに基づいた成⻑領域を定義している。
本レポートのご紹介
アスタミューゼでは今芽吹きつつある黎明期の技術シーズや今後 10 年から 20 年 のスパンで大きく開花すると期待される初動段階の技術市場に重点を置きつつ、生活文化の中に根 付く技術にも光を当て、総じて未来を創る技術分類の網羅に取り組んできた。
このために、国内第一線の知を結集して全世界の論文・特許、国内外の国際会議やシンポジウム、展示会等の情報並びに独自ネットワークによる口コミ情報を活用し、136 の有望成長市場と、40 の 未来技術を選んだ。主にビジネス視点で策定された有望成長 136 市場を対象にしており、本レポートは、『核融合・プラズマと超伝導』の未来推定に特化した内容となっている。
事業会社に向けては、イノベーションに関わる経営課題を中心に戦略構築支援/実行支援を実施しており、
・自社の既存事業の優位性がいつまで続くかわからない
・既存事業の成長が踊り場にきているので、使っている技術 を別で活かせる可能性を探りたい
・既に着手している研究開発を続けるべきどうか、もしくは 自社開発ではない方法があるかを含めて検討したい
といった企業のよくあるお悩みを解決している。
核融合・プラズマと超伝導の現状
現在の原子力発電で活用されている核反応はウランやプルトニウムの核分裂反応であり、反応後の燃料棒のような高レベルな放射性廃棄物が残るといった問題点を抱えている。それに対し核融合炉の場合、発生した中性子がプラズマの周辺物質を放射性物質に変えるものの、低レベルの放射性廃棄物が残るだけであり管理が容易い。また、核分裂における連鎖反応のような反応は核融合では起こらず、暴走の危険性がない。さらに、核融合炉において主に扱われる反応には水素（重水素・三重水 素）やヘリウムが用いられており、水素は地上に無尽蔵に存在するので、化石燃料やウランなど核分裂反応での燃料のように枯渇する心配がない。そのうえ、核融合反応で作りだされるエネルギーは、 同質量のウランが核分裂反応を起こす場合での 4.5 倍以上、石油の場合では優に 8,000 万倍以上である。
温室効果ガスによる気候変動の問題や発展途上国を中心とした人口爆発によるエネルギー需要のひっ迫などに対応する技術の一つとして、核融合炉を次世代の原子力発電として利用するための技術開発が急がれる。
今後の見通し・将来性や展望
核融合炉は超高温のプラズマ状態で燃料を持続的に反応させる必要があるため、装置は極めて大掛かりなものとなる。そのため、国家レベルあるいは国際協力での研究開発が一般的であり、代表的 なものとしては日欧米韓中露印の 7 極参加で建設を推進し、2025 年にファーストプラズマを目指すトカマク型の「国際熱核融合実験炉」やマックスプランク・プラズマ物理学研究所のヘリカル型核融合実験炉「Wendelstein 7-X」、米国国立点火施設のレーザー方式での核融合の研究が挙げられる。 一方近年になって、米国を中心とした民間企業の核融合の研究開発への参入が行われるようになってきており、その資金調達は国家予算からクラウドファンディング、自社資金とさまざまである。最近では 2018 年に Massachusetts Institute of Technology（MIT）とスタートアップ企業である Commonwealth Fusion Systems（CFS）が共同でイタリアのエネルギー会社 Eni から 5,000 万ドル の資金提供を受けている。MIT と CFS はこの資金調達を公表した同じ日に、高温超伝導体を用いることで核融合炉を小型化して実験を行い、発電所につながるパイロットプラントを 15 年以内に実現させると発表している。
# 超伝導の表記に関して、学会など学術分野では「超伝導」を用いることが多く、産業界など応用分野では「超電導」を用いることが多い。本レポートは前者の記述に従った。
近未来 2030年の市場規模予測
アスタミューゼ社による『核融合・プラズマと超伝導』現在の世界市場規模推定と近未来の世界市場規模予測。
2022年には推定15億米ドルだったものが、2030年には20億米ドルになると予測している。
スタートアップ投資動向と投資額
核融合・プラズマと超伝導の2010 年から 2019 年の 10 年間における世界のグラントの資金流入額は総額 $3,000M である。
本レポートでは、
・世界のスタートアップ設立社数と被投資額の累計/推移
・グラント採択数と総配分額ランキング
・世界のグラント配分額上位25テーマ
・日本のグラント配分額上位25テーマ
を提供している。
現在の主要企業
本レポートでは、核融合・プラズマと超伝導分野において、現時点で保有する技術が総合的に優位な企業を各種特許指標から評価し、ランキング形式でリスト化して提供している。
主なプレイヤーとして、
国外では、
・General Electric Company
・General Fusion
国内では、
・株式会社東芝
などが含まれ、そういった
上位企業の保有する特許の中で、特に競争優位性が高い特許の概要と、最高エッジ指数での定量的な評価を記載している。
最新の技術開発具体例
本レポートでは、核融合・プラズマと超伝導における最新の技術開発事例を紹介している。
核融合・プラズマと超伝導の未来予測・将来性
未来の構成要素
本レポートでは、核融合・プラズマと超伝導に関連する・高速中性子
・超伝導電磁石
・常温核融合
・磁場閉じ込め方式（トカマク型、ヘリカル型、磁気ミラー型）
・磁気絶縁方式慣性核融合
・ジョセフソン接合
などの技術要素と、
そういった様々な技術の進化、新しい可能性の発現、企業の把握すべき範囲を記載している。
未来のストーリー想定
本レポートでは、近未来に、国際熱核融合実験炉の運転が継続され、10km ‒ 100km 程度の超伝導送電により、洋上風力発電装置からの配電が始まる核融合・プラズマと超伝導について、
未来のトレンドとして想定し得るストーリーを記載している。
おわりに
本レポートの目次
会社概要
