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LHDの写真

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　将来のエネルギー問題の一つの解決策として、核融合が考えられています。核融合が実現すれば海水から燃料を取り出せるので、資源としては無限にあるといって過言ではありません。核融合炉は海水から取り出した水素を燃料として高温を作り出すので、これを利用してタービンをまわして発電をしたり、あるいはもっと効率の良い方法で電気が作り出せると考えられています。

　核融合には慣性閉じ込め方式と磁場閉じ込め方式という二つの方法が考えられています。磁場閉じ込め装置はさらに、直線型装置とトーラス装置（円形型装置）とに分けられ、トーラス型装置はさらにトカマク型とヘリカル型に分類されます。ヘリカル型はさらにステラレータ型、ヘリオトロン型、トルサトロン型、ヘリアック型、ヘリアス型などに分類されます。

　プラズマの閉じ込めについては、まだ物理的に完全に理解出来ていないのですが、世界中のプラズマ閉じ込め装置のデータから、経験的に閉じ込め時間を予測することが出来ます。例えば下に示すのは1995年版国際ステラレータスケーリング則と呼ばれているものです。

　ここで、τ_Eはエネルギー閉じ込め時間、aはプラズマの小半径、Rはプラズマの大半径、P_totは総入力パワー、n_{e_ave}は平均電子密度、B_tはトーラス方向の磁場の強さ、(ι/2π)は磁場のねじれ方を示すものです。これから、閉じ込め時間を長くするためには装置を大きくして、磁場を強くすればよいことがわかります。

大型ヘリカル装置LHDは、超伝導磁場コイルを用いたヘリオトロン型プラズマ閉じ込め装置です。このタイプの閉じ込め装置では世界最大の装置です。装置の主な仕様は以下の表の通りです。

高さ（ポート部を含む）	9.1m
直径	13.5m
重量	約1500ton
冷却部重量	約850ton
プラズマ主半径	3.9m
プラズマ平均小半径	0.6m
プラズマ体積	30m3
磁場強度	3-4T
磁場蓄積エネルギー	1-2GJ

プラズマ加熱装置として、電子サイクロトロン加熱（ECH）、イオンサイクロトロン加熱（ICH）、中性粒子入射（NBI）が用意されています。

残念ながらLHDは核融合発電までは出来ない設計となっておりますが、将来の核融合発電に向けたデータを取り、核融合炉の実現を目指します。