太平洋岸北西部は、電力の「聖杯」を追い求める核融合企業の拠点である

太陽は究極の核融合装置であり、原子を際限なく衝突させ、エネルギーを生み出しています。物理学者たちは数十年にわたり、地球上で信頼性と費用対効果の高い方法で核融合を実現しようと奮闘してきました。もし成功すれば、安全でクリーンな無限のエネルギー源、いわゆる再生可能エネルギーの「聖杯」が解き放たれることになります。

この研究が始まってから半世紀以上が経った今、この分野の多くの人々は、この目標達成が近づいていると語っており、太平洋岸北西部は世界でも数少ない核融合拠点の一つとして浮上しつつある。

クリーンテック・アライアンスは最近、シアトル・フュージョン・ウィークを主催しました。このイベントには国の関係者が集まり、シアトル地域の5つの核融合企業のうち4社（ワシントン州のヘリオン・エナジー、ザップ・エナジー、CTフュージョン、アバランチ・エナジー）が参加しました。5社目はブリティッシュコロンビア州に拠点を置くジェネラル・フュージョンです。

ワシントン大学とパシフィック・ノースウエスト国立研究所も核融合の専門知識と研究を提供しています。

「（米国エネルギー省とその前身機関は）70年以上にわたり、核融合を辛抱強く支援してきました。しかし、その努力は大きな成果をもたらす時が近づいていると確信しています」と、エネルギー省の上級顧問兼主任核融合コーディネーターのスコット・スー氏は、核融合週間の参加者に語りました。

「シアトル地域には、フュージョンを未来へと導くためのあらゆる要素が揃っています」と彼は付け加えた。「皆さんが気づいているかどうかに関わらず、シアトルはフュージョンの中心地なのです。」

ホワイトハウス科学技術政策局のエネルギーリーダー、サリー・ベンソン氏もこのイベントに出席し、太平洋岸北西部を称賛した。

「この地域でクリーンエネルギーの未来を目の当たりにしました」とベンソン氏は語った。「この新興産業を育むのに、これほど活気があり、歓迎的なコミュニティは想像できません。」

その興奮を和らげるのは、これから待ち受ける大きなハードルだ。

今後10年間、核融合企業はプロトタイプや実証プロジェクトを通して、最終的な試行錯誤となるであろうものを構築しています。これらのプロジェクトでは、「損益分岐点」、つまり「Q=1」の達成を目指しています。これは、核融合に必要な電力と同量の電力を生産することを意味します。中には「正味電力」の達成を目指す企業もあり、これは核融合発電に使用する電力よりも多くの電力を回収し、送電網に供給することを意味します。

すべてが順調に進めば、次世代の装置は、企業が商用核融合装置の開発に着手する前に、実際の結果とコンピューターモデリングを組み合わせた形で十分な実証を提供するはずです。最も野心的な企業は、2030年代初頭に商業的に発電を開始することを目指しています。

許可の面では、米国原子力規制委員会が来週、この分野の潜在的なライセンス要件と規制に関する待望の説明会を開催する予定だ。

業界関係者は、最終的には複数の企業がネット電力供給を実現できると確信しているが、その技術を商業化できるかどうかが成功の決め手となる可能性がある。

「それが融合競争の勝者だ」とシアトルのCTFusionの共同創設者兼CEO、デレク・サザーランド氏は語った。

核融合を推進する

核融合を起こすには、まずプラズマを生成する必要があります。プラズマは超高温の気体であり、物質の4つの状態の中で最もエネルギーの高い状態です。プラズマでは、2つの原子核が衝突し、新たな原子が形成され、エネルギーが放出されます。プラズマは、太陽よりも高温に達することができる様々な装置で生成され、十分な時間反応を持続させる必要があります。反応によって放出されるエネルギーは捕捉され、電気に変換されます。

核融合には多くの利点があります。原子力発電の核分裂とは異なり、核融合装置はメルトダウンのリスクがありません。核分裂に比べて、核融合燃料はより入手しやすく、反応によって兵器化可能な物質が生成されることはなく、重大な有害廃棄物も発生しません。核融合装置は、太陽光発電や風力発電よりもはるかに小さな設置面積で、膨大な量のエネルギーを生み出すことができます。

ここ数年、政府と投資家は核融合に対してますます強気になっている。

9月、エネルギー省は民間企業を支援するための5,000万ドルの新たなプログラムを発表しました。今夏のインフレ抑制法には、核融合設備および建設プロジェクトへのエネルギー省の支援として2億8,000万ドルが含まれています。

ピッチブックによると、ベンチャーキャピタルにとって2021年は記録的な年となり、世界中で15件の案件に30億ドル近くの投資が行われました。今年は10月末までに6億5,470万ドルが投資されました。

ヘリオン社は、ワシントン州エバレットとレドモンドに5億7200万ドルのベンチャー資金と施設を保有し、北西部で最大規模の投資を獲得している。創業9年の同社は現在、7基目の核融合装置のプロトタイプを製造しており、2024年には純電力の実証を目指している。もしこの目標を達成できれば、ヘリオン社は世界初の企業となる。  

「我々は大きな成果を証明しようとしています」と、ヘリオン社の最高業務責任者スコット・クリシロフ氏は同社の施設を最近見学した際に語った。

ジェネラル・フュージョンは、創業から20年で3億ドル以上の資金を調達し、英国原子力庁（UKA）のカルハム・キャンパスに実証装置を建設中です。同社はこの分野で先駆的な企業の一つであり、チームは今後の課題を認識しながらも、自信を持っています。

「長年の経験から、私たちは大きな恩恵を受けることができるでしょう」と、ジェネラル・フュージョンの核融合島エンジニアリング担当副社長、マイク・ドナルドソン氏は述べた。「商業化への道筋が見えてきました。」

太平洋岸北西部の 5 つの核融合企業の概要は次のとおりです。

ヘリオン・エナジー

• 場所:ワシントン州エバレットおよびレドモンド
• 設立: 2013年
• 資金調達:ベンチャーキャピタル5億7,200万ドル、政府補助金500万ドル、さらに主要マイルストーンが達成された場合はベンチャーキャピタル17億ドルを追加
• 従業員数： 120名
• 技術:磁気慣性核融合、パルス運転、磁場反転構成
• 燃料:重水素とヘリウム3（水素とヘリウムの異なる形態）
• 注目すべきマイルストーン: 2021 年に、Trenta プロトタイプでプラズマ温度が 1 億度を超えた初の民間資金による企業となりました。
• 次のステップ： Helion社は現在、7番目のプロトタイプ機であるPolarisを開発中です。同社は、Polarisが2024年までに「ネット電力」、つまり消費する電力よりも多くの電力を発電・回収する能力を実証できると予測しています。もしHelion社がこれを達成すれば、世界初の企業となります。 
• 創設者：創設者のデイビッド・カートリーはミシガン大学の卒業生であり、共同創設者のクリス・ピルとジョージ・ヴォトロウベックはワシントン大学の卒業生である。 
• 著名な投資家： OpenAIのCEOでYコンビネーターの元社長サム・アルトマン、Facebookの共同創業者ダスティン・モスコビッツ、ミスリル・キャピタルとカプリコーン・インベストメント・グループ

ザップエネルギー

• 場所:ワシントン州エバレットおよびムキルティオ
• 設立: 2017年
• 資金調達：ベンチャーキャピタル約2億ドル、政府補助金780万ドル
• 従業員数： 94名
• 技術:磁気閉じ込め核融合、パルス運転、Zピンチ
• 燃料:重水素（最終的には水素の別の形態である三重水素を追加）
• マイルストーン:今年、Zap は第 4 世代デバイスである FuZE-Q で融合を実現しました。
• 次のステップ： Zap社は最近、1,000kA（キロアンペア）に達する電流パルスを生成できるコンデンサバンクの構築を完了しました。この新しい電源により、Zap社は「損益分岐点」を超えることができるはずです。つまり、装置内のプラズマが消費する電力よりも多くの電力を生成できるようになるということです。チームは来年までに損益分岐点に到達することを期待しています。
• 創業者：起業家兼投資家のベンジ・コンウェイ氏、ワシントン大学のユリ・シュムラック教授とブライアン・A・ネルソン教授。Zapは、ローレンス・リバモア国立研究所の研究者と共同で開発された技術を使用しています。
• 著名な投資家：クリス・サッカのローワーカーボン・キャピタル、ビル・ゲイツ率いるブレークスルー・エナジー・ベンチャーズ、シェブロン・テクノロジー・ベンチャーズ、シェル・ベンチャーズ

CTフュージョン

• 場所:シアトルのワシントン大学内。近い将来に新しい場所に拡張する予定です。
• 設立: 2015年
• 資金:開始以来の政府助成金500万ドル、CTFusion開始前にワシントン大学で技術開発中に約1500万ドルの助成金
• 従業員数： 10名
• 技術:磁気核融合、連続運転、スフェロマック
• 燃料:重水素（最終的には水素の別の形態である三重水素を追加）
• マイルストーン： CTFusionは23メガワットの入力電力を達成しました。これは、商用装置の稼働に必要な電力です。
• 次のステップ：このスタートアップ企業は、より大型のプロトタイプ装置を建設するための新たな場所を探しており、シアトル北部のどこかに拠点を置く可能性が高い。CTFusionの起工式が終われば、装置は1.5～2年で稼働を開始し、2025年までにデータを生成する予定だ。チームは、この装置が、後続の装置が実質的なエネルギー生産を実証するために必要なデータを提供すると期待している。
• 共同創設者:デレク・サザーランド、アーロン・ホサック、クリス・アジェミアン、カイル・モーガン。全員ワシントン大学で学位を取得。

ジェネラルフュージョン

• 所在地:ブリティッシュコロンビア州バーナビーの本社、英国原子力庁カルハムキャンパスの実証サイト、テネシー州のオークリッジ国立研究所近くのオフィス。
• 設立: 2002年
• 資金調達： 3億ドル以上
• 従業員数: 200人以上
• 技術:磁化ターゲット核融合、パルス運転、球状トカマク
• 燃料:重水素（最終的には水素の別の形態である三重水素を追加）
• マイルストーン:今年初め、General Fusion はプラズマ圧縮プロトタイプの実証に成功し、商業化に向けた重要な一歩を踏み出しました。
• 次のステップ：ジェネラル・フュージョン社は英国で実証機の建設を進めており、「発電所相当の環境」で1億度の温度に達することができる予定です。計画されている商用機の70%の大きさとなるこの装置は、2025年に稼働開始予定です。同社は2030年代初頭までにこの技術を商用化することを目指しており、その目標達成に向けて米国の2つの国立研究所と提携しています。
• 創設者:ミシェル・ラバージュはブリティッシュコロンビア大学を卒業し、レーザー印刷会社で上級物理学者および主任エンジニアを務めていました。
• 著名な投資家： Bezos Expeditions、BDC、Braemar Energy Ventures、Chrysalix Venture Capital、JIMCO、Segra Capital、SET Ventures、GIC

アバランチエネルギー

• 場所:シアトル
• 設立: 2018年
• 資金調達額： 510万ドル（証券取引委員会への提出書類によると、追加ラウンドが進行中。アバランチの関係者はコメントを控えた）
• 従業員数： 17名
• 技術:ハイブリッド静電/磁気核融合、定常状態、オービトロン構成（オービトラップとマグネトロンの特徴を組み合わせたもの）
• 燃料：試作段階の重水素、将来的には陽子ホウ素11を使用する予定
• マイルストーン： 100kV（キロボルト）システム「Neo」の初期概念実証。300kVシステム「Marty」の設計と製造は完了し、高電圧条件と静電核融合の試験がまもなく開始される。アバランチは最近、国防イノベーションユニット（DIU）から、宇宙推進および発電用小型核融合装置「Orbitron」の開発に関する契約をペンタゴンから獲得した。
• 次のステップ： DIU実証技術が完成すれば、アバランチはオービトロンの量産工場の建設と製造の設計に取り組む予定です。チームは、マイクロ核融合炉が長距離トラック輸送、海上輸送、航空輸送といった産業において水素燃料電池と競合するようになることを想定しています。
• 創業者：ロビン・ラングトリーとブライアン・リオーダンは、ジェフ・ベゾス氏の宇宙企業ブルーオリジンで出会い、そこで二人ともロケット推進システムの研究に携わっていました。ラングトリーはボーイング社にも約10年間勤務していました。
• 著名な投資家： PRIME Impact Fund、Congruent Ventures、Chris SaccaのLowercarbon Capital

編集者注：記事は、インフレ抑制法の資金額とCTFusionの「次のステップ」を訂正するために更新されました。