ビンの中の稲妻：Zap Energyの地道な努力が核融合を再構築する可能性
持続的な出力が20倍に跳ね上がったという事実は印象的だが、本当の物語は同社が語っていない部分にある。
ワシントン州エベレット — 家庭用給湯器ほどの大きさしかない真空チャンバー内で、Zap Energyは、核融合の世界ではめったに注目されない目標を静かに追い求めてきた。それは、目立たない部分を着実に機能させ、それを毎回確実に実行することである。
本日、この非公開の核融合スタートアップ企業は、Century試験プラットフォームが現在0.2 Hz、つまり5秒ごとに1回のプラズマ照射で稼働していることを発表した。各パルスは500キロアンペアの電流を、循環する液体ビスマスが並ぶチャンバー内へと送り込む。この装置は39キロワットの直接チャンバー出力を維持しており、これは2024年の水準から20倍もの飛躍である。
しかし、この発表には、核融合ファンが聞きたがる「画期的成果（ブレイクスルー）」という言葉が見当たらない。Zap Energyは、正味エネルギー利得、世界記録となるプラズマ条件、あるいは核融合そのものさえも主張していない。Centuryは、真の核融合反応の燃料となる重水素と三重水素の混合物ではなく、単なる水素またはヘリウムで稼働している。中性子は飛び出さず、エネルギーも増幅されない。
Zap Energyのロゴ
その控えめな姿勢こそが、この物語の最も雄弁な部分かもしれない。
雷のように、何度も繰り返して打つ機械
このように考えてみてほしい。各プラズマパルスは、家庭のキッチン家電に収まるほどの空間に閉じ込められながら、雷の約20倍もの電流を運ぶ。液体ループは2,500ポンド（約1,134kg）のビスマスをチャンバー内に押し込み、通常の材料であれば引き裂かれるような速度と温度で移動させる。全てを均衡に保つため、特注の空冷式熱交換器が200キロワットの熱を奪い去り、液体金属チップ電極はこれらの巨大なパルスからの衝撃をものともしない。
2024年6月の稼働開始以来、Centuryは様々な設定で10,000回以上発射されてきた。2月には、エネルギー省が3時間のキャンペーンを承認し、この機械は1,080回の連続ショットを達成した。これは、DOEの12億ドル規模の「マイルストーンに基づく核融合開発プログラム」における初期の節目となる成果である。
この成果は意図的に控えめなものに感じられる。他の研究所や企業が記録的な利得や野心的なタイムラインを喧伝する一方で、Zap Energyは電極冷却システムや液体金属の安定性について語る。これは派手な見出しになるような内容ではないが、将来の発電所を成功させるか否かを決定づける、まさにその種の詳細なのである。
誰も目にしない部品を構築する
Zap Energyのシステムエンジニアリング担当副社長であるマシュー・トンプソンは、きっぱりと言い放った。「Centuryの実世界でのテストは、最も困難な商業技術の問題の多くをすでに特定し、解決し始めていることを意味する。」「解決済み（solved）」ではなく「解決しつつある（solving）」という言葉の選択に注目すべきだ。これは長期的な取り組みなのである。
Centuryが真に示しているのは統合である。数千回発射しても故障しない電力システム、強烈な熱を吸収する液体金属壁、そして固体材料では耐えられないような過酷な条件に耐えうる頑丈な電極、これらパルス核融合に不可欠な3つの技術を結集させている。
これらの中に華々しいものはない。技術者たちは、ローレンツ力が液体金属にどのように波及するか、ビスマス蒸気がプラズマを汚染するのをどう防ぐか、パルス電源コンデンサが絶え間ない発射にどう耐えるか、電極設計が数百万回のショットに対してどのように浸食に抵抗するか、といった問題と格闘している。それは、配管工事の技術的な等価物のようなものだ。つまり、厄介で、不可欠であり、機能しているときには見えない。
先月『Fusion Science and Technology』誌に掲載された査読付き論文は、Centuryの設計と初期の稼働について詳述しており、Zap Energyが誇大宣伝よりも体系的なエンジニアリングを好む姿勢を強調している。
なぜビスマスなのか、そしてそれがなぜ重要なのか
チャンバー壁にビスマスを選択したことは、Zap Energyの戦略について多くを物語っている。ビスマスは電気を伝導し、表面を保護し、真空下で沸騰することなく熱を運び去る。これにより、研究者たちは、実際のプラントが直面するであろう状況に近い条件下で、液体金属の流体力学、磁気流体力学、熱管理を探求することができる。
しかし、ビスマスには大きな欠点がある。それは、核融合の燃料として重水素と対になる放射性同位体である三重水素を生成できないことだ。実際のプラントでは、そのためにリチウムベースの冷却材が必要となる。したがって、Centuryは三重水素の生成、中性子損傷、厳格な規制といった厄介な問題を回避している。実質的に、これは技術者たちが「プラントバランス」システムを徹底的にテストするためのサンドボックスであり、燃料サイクルに関する問題は後回しにされている。
これは、CenturyがZap Energyの核融合概念、すなわち電流が流れることによって生成される磁場によってプラズマを圧縮するシアフロー安定化Zピンチを直接的に証明するものではないことを意味する。そのためにZap Energyは、中性子を実際に生成する別の装置FuZEを使用している。Centuryは足場に関するものであり、核融合の「火花」そのものではないのだ。
競争の激化
Zap Energyの発表は、核融合に関する議論が転換期を迎えている時期に行われた。昨年だけでも、ヘリオン・エナジーは、ワシントン州で世界初の民間資金による送電網接続型核融合プラントの建設に着工し、マイクロソフトからの契約により2028年までの電力供給を目指している。一方、ジェネラル・フュージョンはLM26デモプラントを建設中で、今後数年以内に核融合利得を実証することを目指している。
これらの大きな約束と比較すると、Zap Energyのサブシステムへの焦点は地味に映るかもしれない。しかし、液体金属工学と反復パルス電力の分野において、Zap Energyはトッププレイヤーの中に静かにその地位を確立していることを証明している。業界の観測筋は、同社の液体金属壁に関する研究が、ほとんどの公的プログラムが達成したものをすでに上回っている可能性があると示唆している。
しかし、今日の市場では、技術的な優位性だけでは不十分だ。投資家や顧客、特にクリーンで安定した電力を渇望するデータセンターは、コンデンサーバンクよりも電力供給契約に関心がある。核融合セクターは53社で総額97億ドルを調達しており、過去1年間だけでも26億4千万ドルが集められている。資本は、送電網への接続に最も近い企業に流れているのだ。
現在と送電網との隔たり
Centuryの39キロワットのチャンバー出力は、実際のプラントが必要とするメガワット、あるいはギガワットからはかけ離れている。この隔たりを埋めることは、単にスケールアップするだけでなく、プラズマ物理学、材料、システム設計における根本的な課題と格闘することを意味する。
商業プラントでは、1秒あたり1〜10回の繰り返し率を数か月間維持する必要がある。これはコンデンサー、スイッチ、電極にとって過酷な環境だ。0.2 Hzで持ちこたえるコンポーネントも、1秒あたり10回のショットではすぐに摩耗してしまうかもしれない。そして、実際の核融合からの中性子が登場すると、電極や壁はまだ誰も完全に解決していない形で劣化する。
投資家が注目すべき点
支援者にとって、Centuryの進歩はパルス核融合全般の技術的リスクを低減させる。これは、液体金属壁と反復電力システムが意味のある規模で機能することを示している。それはZap Energyだけでなく、同様のアイデアを追求するあらゆる企業への信頼を高めるものだ。
市場の力学も核融合に有利に働いている。データセンター、工場、電力会社は、24時間稼働のクリーンな電力を切望している。歴史的に見て、新しいエネルギー技術が実証されてから買い手が本格的にコミットするまでには5〜10年かかる。もし核融合のタイムラインが守られれば、2030年代はそれがついに市場に参入する10年となるかもしれない。
しかし、投資家は留意すべきだ。Centuryは、中性子耐性材料、三重水素生成、完全な燃料サイクルといった最も困難な問題には答えていない。これらのパズルを最初に解き明かし、それを統合された機械で実証する企業が、おそらく最高の評価を得るだろう。
今後の展望
Zap Energyの次のステップは、漸進的だが重要である。技術者たちはCenturyをより速い繰り返し率（おそらく1 Hz）とより高い出力レベル（100キロワット超）へと押し上げ、引き続き非核融合ガスを使用する計画だ。これにより、核融合級の領域に進む前に、配管や冷却システムを洗練させることができる。
しかし、最終的にはZap Energyもリチウム冷却材、中性子環境、三重水素の取り扱いといった問題に取り組む必要がある。それまでの間、Centuryは、将来のいかなるプラントをも支える、目立たないが絶対的に不可欠な技術の検証場であり続けるだろう。
核融合セクターは、科学プロジェクトから産業ベンチャーへと移行しつつある。成功は、物理学の画期的成果よりも、エンジニアリングの地道な努力（契約の締結、許認可の取得、プラントの建設）にかかっているだろう。核融合がついに送電網を照らすとき、それは単一の発見の雷鳴とともに到来するわけではない。それは、何千回ものテストの着実な鼓動から生まれるだろう。その一つ一つが、稲妻が単に落ちるだけでなく、あなたの家に電力を供給する日へと技術を近づけていくのだ。
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