ENGINEERING
閉じ込めながら、出口を作る
プラズマをよく閉じ込めたいのに、なぜ出口がいるのでしょうか。反応で生じたヘリウムや、燃えずに残った燃料、壁から混ざった不純物などを適切に扱わないと、運転を続けにくくなるからです。ダイバータは、プラズマの周縁から出てくる熱と粒子を受け止め、排気設備とともに処理するための機器です。
磁場の形を工夫して周縁の粒子を決められた領域へ導き、冷却した受け皿であるターゲットに当てます。気体となった粒子を排気し、必要な燃料は処理して再利用します。単なる「ごみ箱」ではなく、良いプラズマを保ちながら熱を逃がす、運転の重要な部分です。
熱の量と、集中の度合い
機器の難しさは、受ける熱の総量だけでは決まりません。同じ熱でも狭い場所に集中するほど、冷却や材料に厳しくなります。MWは熱が流れる速さ、MW/m²は面積あたりに集中する度合いである熱流束を表します。
架空の例として、1 MWの熱が1 m²に均等に入れば1 MW/m²、0.1 m²に入れば10 MW/m²です。総量は同じでも、面積あたりの負担は10倍になります。実際の熱は一様ではなく、時間的な変動もあるため、平均値だけでなく集中する場所や瞬間的な負荷も調べます。
丈夫な材料と冷却を組み合わせる
ITERのダイバータでは、融点が高いタングステンを表面材料に使います。ただし、高い融点は「冷やさなくてもよい」という意味ではありません。内部の冷却、材料どうしの接合、繰り返す熱負荷への耐久性を一緒に確かめます。
また、プラズマが材料を削って生じた不純物が中心へ入りすぎると、熱が逃げやすくなります。周縁のプラズマを適切に冷やし、ターゲットに届く前に熱の集中を和らげる研究も進められています。材料だけを強くすれば解決する問題ではありません。
ブランケットとの違いを思い出す
ブランケットは主にプラズマ周囲で中性子のエネルギー回収や遮蔽を担い、将来の増殖型では燃料も作ります。ダイバータは周縁からの熱と粒子の処理が中心です。どちらも高い負荷を受け、交換や遠隔保守を考えて設計します。この二つが働いて初めて、炉を長く使う道が見えてきます。
確認問題
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参考資料
- ITER：Divertor 確認：2026-10-08
熱・粒子の処理、タングステン、水冷、交換。
- マックス・プランク・プラズマ物理研究所：Experimental Divertor Physics 確認：2026-10-08
粒子の再循環・排気、侵食、周縁での熱負荷制御。
- ITER：Remote handling 確認：2026-10-08
ダイバータなどの遠隔保守。
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