核融合炉の心臓部「高温超伝導マグネット」の重要性
核融合発電では、1億度を超える超高温の「プラズマ」（物質が超高温になると原子がばらばらになり、電子と原子核が混じり合った状態）を、強力な磁場で空中に浮かせて閉じ込める「磁場閉じ込め方式」が主流です。
商用発電所では、より小さく、効率的に、強力な磁場を生成・制御できる「高温超伝導マグネット」（電気抵抗がゼロになる「超伝導」現象を、比較的高い温度でも実現できる材料で作られた磁石）の技術確立と実装が不可欠とされています。
Helical Fusionが採用する「ヘリカル方式」は、プラズマをねじれた磁場で閉じ込める核融合炉の一形式で、安定した定常運転（24時間365日安定して運転できること）に適していると評価されています。
しかし、ヘリカル型（三次元螺旋構造）の超伝導マグネット製作は、その複雑な形状から課題とされてきました。この課題を克服するには、高い曲げやすさと製作性を備えたケーブル状の高温超伝導マグネット材料の開発が鍵となります。そこでHelical Fusionは、曲げやすく製作性の高い先進的な高温超伝導導体（UROCOIC導体）を独自に開発し、NIFSとの共同研究体制のもとで世界最先端の試験を行ってきました。
参考論文：今回の実証の前段階である、直状導体による実証に関する論文（Plasma and Fusion Researchに掲載）
画期的な冷却通電試験で実証された性能
今回、独自に開発を進めてきた実機向け高温超伝導導体（UROCOIC導体）を使用した「ダブルパンケーキコイル」（高温超伝導線材を円盤状に巻き、二段に重ねたコイル）を用いて、将来の核融合炉で想定される磁場や電流条件を現状の設備で最大限模擬した環境での冷却通電試験が実施されました。
この試験では、以下の重要な成果が得られています。
【環境】
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温度：10K（-263℃）〜30K(-243℃) ※初期温度10K
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磁場：7T ※外部コイル印加磁場が7T、最大コイル経験磁場は8.9T
【成果】
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超伝導状態で、40 kA（キロアンペア）の電流を280秒間流すことに成功。
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最大8.9テスラ（T）の局所磁場および356kN/m（キロニュートン毎メートル）の電磁力に耐えることを確認。
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急激な磁場変化に対しても、無絶縁（No-Insulation）コイル（コイルの巻線間に絶縁体を使用しない構造で、自己保護性能が高いとされる）の自己保護性能を実証し、その特性データも取得。
今回の試験で、独自開発した高温超伝導導体（UROCOIC導体）が、統合実証装置「Helix HARUKA」での実証に進むための条件を十分に満たしたと評価されています。
なお、無絶縁技術を導入した大型導体で巻いたコイルサンプルを外部磁場中で試験した例は、世界でも初めての試みです。
図2：今回使用した試験体「ダブルパンケーキコイル」
図3：通電試験における各種パラメーターと経過グラフ
図4：無絶縁コイルとしての特性評価解析に関する図表
参考動画：高温超伝導コイル試験の様子
「ヘリックス計画」が描く2030年代の核融合発電
Helical Fusionは、定常運転（24時間365日運転可能な安定性）、正味発電（発電所自体が使う電力以上に、外部に電力を供給できる）、保守性（運転後の機器のメンテナンスや交換が可能）という「実用発電の三要件」をすべて満たす核融合発電所をつくる「ヘリックス計画」を進めています。
計画では、2020年代中をめどに、二大開発要素である「高温超伝導マグネット」と「ブランケット兼ダイバータ」の個別実証を完了。2030年代中には、最終実証装置「Helix HARUKA」による統合実証と、発電初号機「Helix KANATA」による世界初の実用発電を達成する目標を掲げています。
現在、NIFSの敷地内にあるHelical Fusion専用スペースでは、「Helix HARUKA」の製造・建設が着実に進められています。核融合装置開発を進める各社の中でも、詳細設計に基づいた具体的な建設段階に進んでいることは先駆的な事例と言えるでしょう。
建設中のHelix HARUKAの様子（岐阜県土岐市、核融合科学研究所敷地内のHF共同研究グループ専用スペースにて）
Helical Fusionの発電初号機の設計については、2023年5月に査読付き論文が発表されています。
論文：Development of steady-state reactor by Helical Fusion – J. Miyazawa et al., Physics of Plasmas
産学官連携で加速する日本の核融合開発
本研究は、文部科学省「中小企業イノベーション創出推進事業（SBIRフェーズ3）」の支援を受けて進められた高温超伝導導体開発の一環として実施されました。
Helical Fusionは、自ら設定した高い技術目標を期限内に達成し、その成果に対する第三者評価であるステージゲート審査も通過しています。今回の論文掲載と厳格な審査の通過は、Helical Fusionが高度な技術開発を着実に遂行するとともに、公的資金を活用する事業者として高い説明責任と実行力を備えていることを示しています。
NIFSとの共同研究、日本のものづくり企業との連携、そして公的支援を組み合わせたこのプロジェクトは、フュージョンエネルギー実現に向けた官民連携の一つのモデルケースとなることが期待されます。
Helical Fusion 共同創業者 CTOの宮澤順一氏は、次のようにコメントしています。
「今回の試験成功は、2021年から産学をまたいだ様々なパートナーの力を借りて、アイディアを形にするために奮闘してきた集大成といえます。核融合科学研究所の皆様をはじめ、全ての協力者の皆様へ感謝申し上げます。開発したコイルを組み上げ、次なるステップであるHelix HARUKAでの統合実証へしっかりと繋げていきます。」
世界の人口増加と生成AIの普及を背景とした電力需要の急増に対し、フュージョンエネルギーはCO2排出がなく、燃料が豊富という点で画期的な解決策として注目されています。核融合プラント建設および電力市場は2050年までに世界で数百兆円規模にまで成長するとの試算もあり、今後、日本が世界をリードする巨大産業を創出する可能性を秘めています。
参考レポート：Global Fusion Market Analysis: Electricity, Supply Chain & Construction
日本政府も2025年6月には「フュージョンエネルギー・イノベーション戦略」を改定し、2030年代の発電実証を目指すロードマップを提示。1,000億円超の予算計上や専門部署の設置など、産業化への動きが加速しています。
Helical Fusionは今後も、産業界・研究機関との連携をさらに強化し、2030年代の商用核融合炉の実現に向けて開発を加速していく方針です。
論文情報
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論文タイトル：Experiment of a Double-Pancake Coil Wound by UROCOIC Conductor for Application in Helical Fusion Reactors
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掲載誌：Journal of Physics: Conference Series（IOP Publishing、国際会議論文誌）
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筆頭著者：成嶋 吉朗 助教（核融合科学研究所 HF共同研究グループ／The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI）
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論文URL：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/3278/1/012031
