日本の螺旋融合（Helical Fusion）が開発した高温超伝導磁石の設計が、業界の審査を受けて正式に検証され、関連論文がIOP Publishingの学術誌『Journal of Physics: Conference Series』に発表されました。この論文では、同社のUROCOICという導体の実験データが公開され、データは第38回国際超伝導シンポジウム（International Symposium on Superconductivity）で初めて発表されました。
今回の論文発表のタイミングは、同プロジェクトが日本の文部科学省（MEXT）のSBIRプログラム第3段階の公式審査を通過したことと同時です。研究は核融合エネルギーにおける主要な技術的障壁に焦点を当てています。星状炉（Stellarator）反応炉は、磁場を利用して非常に高温のプラズマを束縛しますが、螺旋型星状炉は三次元の幾何学的形状を持つ複雑な超伝導コイルを使用し、高電流容量と電磁負荷に対する機械的安定性のバランスを取る必要があります。
UROCOIC構造設計が内部材料のストレスを軽減
この課題を解決するために、エンジニアリングチームはUROCOIC構造を設計しました。正式名称は「Unitized Reinforcing Outer Cover On Internal Components」です。この設計では、外部金属シェルが内部の超伝導テープの上に覆われ、外層が物理的ストレスを直接吸収し、内部の精密材料が負荷の下で曲がったり破損したりするのを防ぎます。実験期間中、日本の製造パートナーはUROCOIC導体を使用して「ダブルパンケーキコイル」（double-pancake coil）というテスト磁石を製作しましたが、このコイルの各層の間には従来の電気絶縁材料は使用されていません。
一般的な超伝導磁石では、絶縁層が局所的に温度が上昇すると熱を蓄積し、「失超」（quench）と呼ばれる突発的な故障を引き起こす可能性があります。絶縁層を取り除くことで、熱と余分な電流が過熱点を回避でき、損傷を防ぎ、システムの安定性を維持します。
低温テスト結果が導体の実際の運転性能を証明
螺旋融合と日本の核融合科学研究所（National Institute for Fusion Science）の研究者たちは、テストコイルを専用の低温チャンバーに置き、システムを10 K（-263°C）まで冷却し、最高30 K（-243°Cまたは-405°F）の温度で運転しました。その後、7テスラの外部背景磁場を加え、テスト磁石自体が最大8.9テスラの磁場強度に耐えるようにしました。テストコイルは40キロアンペアの電流で連続運転し、失超や超伝導状態からの脱離は発生せず、電流と磁場の相互作用によって生じる356キロニュートン／メートルの物理的作用力にも耐えました。
外部磁場が突然変化しても、絶縁されていないコイルは安定したままであり、コイル巻線内の電流調整速度に関する重要なデータを提供しました。このテストは、導体が運転中の核融合装置によって生じる作用力に耐えられるかどうかを直接的に実験的に証明するものでした。
研究成果はHelix HARUKA実験装置に応用される
螺旋融合はこの磁石技術を次の実験装置Helix HARUKAに応用する計画です。テストが成功すれば、同社は導体の規模を拡大し、全規模商用核融合発電所Helix KANATAに適用する予定です。この発電所は2030年代に完成する見込みです。螺旋融合の共同創設者で副技術ディレクターのJunichi Miyazawa氏は、チームはHelix計画を推進し続け、関連技術をHelix HARUKAに統合することを期待しており、螺旋型星状炉に基づく世界初の商業的に実行可能な核融合発電所の実現を目指しています。
項目 規格 最低運行温度 10 K（-263°C） 最高運行温度 30 K（-243°C / -405°F） 外部背景磁場 7 Tesla テスト磁体が耐えられる最大磁場 8.9 Tesla 持続運行電流 40 千アンペア 耐電磁作用力 356 キロニュートン／メートル