核融合エネルギー： ITERへの取組み

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核融合エネルギーについて

国際プロジェクトITER計画への取組み

ITER計画は1986年、当時の米ソ首脳（レーガン－ゴルバチョフ）会談の共同声明に基づき、1989年から米国、旧ソ連（ロシア）、欧州、日本が参加し概念設計活動が始まりました。1992年より工学的設計活動に移行し、2005年にITER建設サイトがフランスのサン・ポール・レデュランスに決まるまで、詳細設計、製作性検証試験等が行われました。
2007年に国際機関であるITER機構が発足し、日本、欧州、ロシア、米国、中国、韓国、インドの7極が分担して機器、設備を製作しています。

当社は日本が調達分担する機器、設備の大半に関わり、ITER計画の完遂に貢献しております。

日本が調達する主な機器と設備

トロイダル磁場コイル

トロイダル磁場コイルへの取組み

トロイダル磁場（Toroidal Field、以下TF）コイルは、トカマク型装置では、プラズマを閉じ込める磁場を発生するものです。ITERでは、18個のTFコイルが真空容器を取り囲むように設置されます。TFコイル単体の大きさは、高さ16.5m、幅9m、重量300トン超となる世界最大のニオブ-スズ超伝導コイルです。
また、コイルケースは、超電導コイルの性能を保つため冷却システムを備えており、ケースは極低温用ステンレスで製作されています。

TFコイル単体の大きさ

高さ

16.5m
幅

9m
重量

300トン超

プラズマを安定的に閉じ込めるためにTFコイルに要求される製作精度は、mm単位です。製作時のインボードとアウトボードの合わせ作業では、隙間をコピー用紙の厚さ（0.5mm±0.25mm）以内で、3次元形状を合わせる必要がありました。
当社は要素試験、縮小モデル試験、実規模大モデル試験を通じて、QST(国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構)殿と連携してその要求に応えるための製作方法を確立しました。

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

TFコイル製作を通じて、人材の育成及び製作基盤技術を伸長

原子力製品の製作で培われた技術力をもとより、若手が中心となりITER要求を満足するために創意工夫を行い、ITER向けTFコイルの製作に挑みました。

コイル構造物の溶接

強制的な溶接変形拘束治具なし
溶接変形を抑えるために、狭開先TIG溶接、電子ビーム溶接を適所に採用
要素試験等を行い、手順等を最適化

ラジアルプレートの溶接と機械加工

強制的な溶接変形拘束治具なし
溶接変形を抑えるために、狭開先TIG溶接、レーザービーム溶接を適所に採用
世界最高レベルの高出力（30kW）ファイバーレーザーを適用
溝加工による変形を踏まえて、要素試験を通じて加工手順、工具を最適化

数値シミュレーション（有限要素法：FEM）に用いた変形予測解析　

要素試験、縮尺モデル試験、実規模部分モデル並びに実機製作時におけるひずみ計測データをもとに、最終製品での変形挙動予測を行い、最終溶接の手順等の検討を実施。溶接変形を目標値以内におさめています。

ITER関連プレスリリース

ダイバータ

ダイバータへの取組み

ダイバータは核融合反応で生成されたヘリウム（He）、燃え残しの燃料や不純物を真空容器外に排出し、プラズマの安定した閉じ込めを維持するのに重要な機器の一つです。

当社はITERダイバータの構成要素で日本が調達分担する外側ターゲットに関わるR&Dに参画しています。当社は実機長のプラズマ対向ユニット（PFU）のプロトタイプ（第一期）を試作し、ITER機構が要求する熱負荷試験条件に耐えうるものを提供することができました。現在、プロトタイプ（第二期、第三期）の試作を進めています。