「太陽を追いかけて」リレー登頂、勇敢に登る - 中国の「人工太陽」研究チームを知る

習近平総書記は、基礎研究の強化は高度な科学技術の自立を達成するための緊急の要求であり、世界の科学技術強国を築く唯一の道であると強調した。

4世代にわたる科学研究者、12万回以上の実験、10を超える世界記録...「人工太陽」として知られる中国の実験用超伝導トカマク（EAST）は、多くの大きな進歩を遂げてきました。今年4月には、高閉じ込めモードプラズマの定常運転時間403秒という世界新記録の達成に成功した。これは、将来の核融合炉の基本的な物理的問題を探求し、核融合発電の実現を加速する上で大きな意義があります。

実験成功後の超伝導トカマク実験装置（EAST）の制御室の様子（2023年4月12日撮影）。写真提供：新華社記者 黄博漢

「人工太陽」は人類の「エネルギー自由」の実現と宇宙の謎の探究に関わる壮大なプロジェクトです。この情熱的なキャリアは静かな場所から始まりました。EAST の大規模科学施設は、喧騒から遠く離れた合肥の西郊にあるサイエンス アイランドにあります。過去50年間、多くの科学研究者が、国にとって最大の関心事である重要課題の解決に専心し、「コールドベンチ」に座ることをいとわなかった。この静かな場所は現在、国際的な科学研究協力と交流の拠点となっており、多くの海外の研究者がここを「故郷」とみなしています。

すべての偉大な成果は努力によってもたらされる。すべての闘争は継承に関するものである。 4世代にわたる科学研究者がバトンを受け継ぎ、革新を続け、新たな高みに到達するよう努めてきました。彼らは「核融合エネルギーの夢」を念頭に置き、人類のより良い未来に向けて勇敢に前進してきました。

何世代にもわたって、夢のために奮闘し、努力し続けてきた

すべてのものは太陽の助けによって成長します。太陽が輝き、熱を発するのは、太陽内部で核融合反応が起こっているからです。核融合を実現するための原材料は地球上に極めて豊富にあり、排出物も汚染物質ではありません。電気を生み出す「太陽」を作ることができれば、人類はエネルギーの自由を達成できるという希望を持つことになるだろう。

「なぜもっと早くこんないいものを作らなかったんだろう？」中国工程院の院士である李江剛氏は、人類は70年以上にわたって核融合エネルギー（以下、「核融合エネルギー」と略す）を研究してきたと述べた。 「私たちがあまりにも愚かなのではなく、ただ難しすぎるだけなのです！」

温度は数億度に達し、安定した状態を保たなければなりません。 「いったい何億度の『火の玉』を長時間閉じ込めることができるものなのだろうか？」これは全人類にとっての挑戦であると彼は語った。

「これは1、2世代で達成できるものではない。名声や富を気にせず、数世代にわたって粘り強く努力する必要がある」と中国工程院の84歳の院士、万元喜氏は語った。

1973年、中国科学院は「合肥制御熱核反応研究実験ステーション」の建設を開始し、その後プラズマ物理研究所（以下、「プラズマ研究所」という）を設立しました。

万万喜さんは50年間サイエンスアイランドに通っています。私たちがここに到着したとき、ここの状況は厳しいものでした。茅葺きの草の高さは1メートル以上ありました。雨が降ると、カニやヒキガエルがあちこちに這い回りました。建物は数棟散在しているだけでした。技術、資金、サポートの不足のため、万万喜さんは寮から研究室まで自転車で通うのに1時間以上かかり、それを3年間続けました。

1981年、華洛庸氏は北京から合肥に急行し、核融合エネルギー研究のための「第8号プロジェクト」の基礎を築き、「科学の泉」に「太陽」の種を植えた。

「私たちは理想を追求するためには費用を惜しまず、いかなる困難も恐れません。」万元熙、李江剛、万宝年ら「人工太陽」の第一世代、第二世代の研究者たちは愛国心を持ち、「蒸しパンを背負って海外に留学」し、国際学術会議に出席する際は隅っこに座っていたが、学ぶ意欲は旺盛で、飽きることなく助言を求めていた。

「太陽」を開発しながら、「太陽」を照らす実験も行っています。彼らの研究室には一年中キャンプ用のベッドが常備されており、早朝や夜中まで実験、分析、デバッグ、分解、組み立て、再実験などを行うのが一般的です。

実験用超伝導トカマク（EAST）核融合装置が2005年3月に組み立てられている。新華社通信

「軍用コートを羽織ればすぐに眠りにつくことができ、実験用のホーンが鳴るとすぐに目が覚めます。」李江剛氏は、彼と彼のチームは20年間で少なくとも5万回の実験失敗を経験したと語った。

数百万度から数千万度、3,000万度から5,000万度、数億度まで、「日々」の研究開発で一連のブレークスルーが達成されてきました。

昨年以来、宋雲涛、龔先祖ら「人工太陽」第三世代の研​​究者らは若いチームを率いて15か月間懸命に研究を続け、ついに4月12日21時に定常高閉じ込めモードプラズマ動作の403秒という新たな高みに到達した。

「追随・併走」から「一部先行」へ、新たな高みを目指す

高さ11メートル、直径8メートルで、頂上には五つ星の赤い旗がはためいています。EAST装置は巨大な壺のような形をしており、内部には巨大な世界が広がっています。

これは2021年4月13日の実験用超伝導トカマク（EAST）の写真です。撮影：新華社通信の周牧記者

「EASTは超高温、超低温、超高真空、超強力磁場、超大電流を統合します。」中国科学院合肥物理科学研究所副所長でプラズマ物理研究所所長の宋雲涛氏は、最先端技術が「一つの炉に溶け込んでいる」と述べ、中国の総合的な科学技術力を反映していると語った。

「EAST は超高温を実現するために、4 つの高出力加熱システムを使用しています。これは、電子レンジを数万台同時に加熱するのと同等です。」プラズマ物理研究所の准研究員である王騰氏は、地球上で最も耐熱性の高い材料でも、摂氏数千度までしか耐えられないと語った。科学者たちは、数億度の高温プラズマを運ぶために、地球の磁場の約7万倍の強さに達する磁場を「ケージ」として利用している。

7 年間の研究開発と 17 年間の変革とアップグレードを経て、EAST は現在、200 を超えるコア テクノロジー、2,000 件を超える特許、そして連携して機能する数百万個の部品を保有しています。

40年以上前を振り返ると、第1世代の装置HT-6Bはプラズマ動作しか実現できず、国際的には「遅れをとっていた」。

道のりは長いですが、野望は変わりません。当時の霍玉平所長らは開発動向を分析し、超伝導が将来の重要な技術になると判断した。資金不足のため、ダウンジャケットなどの物資を積んだ電車２両を使い、海外から超伝導実験装置と交換し、再設計して新しい装置「HT-7」に生まれ変わらせた。

HT-7 は 18 年間の運用で多くの進歩を遂げてきました。 2003年には1分以上のプラズマ放電を達成し、我が国の核融合エネルギー研究は追随から追随へと飛躍しました。

プラズマ物理研究所はHT-7の開発後、世界に先駆けて、世界でも前例のない完全超伝導トカマク装置を建設するという構想を敢えて提案した。当時、宋雲涛は20代だった。留学にあたりこのことを話すと、外国人指導者は首を横に振り、「中国には作れない。技術がない」と言った。

「私が生まれる前から中国の衛星は宇宙に打ち上げられていた。私たちの何世代もこの夢を追い続けてきたが、必ず実現するだろう」と宋雲涛さんは語った。

EAST の成功は驚くべきもので、2012 年には 2000 万度のプラズマ動作を 411 秒間達成しました。 2016年には5000万度のプラズマ動作を102秒間達成しました。 2017年には101秒間の高閉じ込めモードプラズマ動作を達成しました。 2021年には1億2000万度のプラズマ運転を101秒間達成しました。

今年4月にEASTが新記録を樹立した後、英国原子力委員会のイアン・チャップマン委員長や米国ゼネラル・アトミックス社のウェイン・ソロモン副社長らは祝辞を述べ、この大きな成果は国際的な核融合研究に大きな自信をもたらし、「チームの献身と革新的な取り組み」を証明したと述べた。

EASTの国産化率は90％を超え、主要設備と材料の80％は自主開発されており、制御、加熱、診断などの技術は世界をリードしていると理解されています。

自立、自己強化、そしてさらなる高みを目指す努力は、何世代にもわたる科学研究者の精神的核心であり、中国の「人工太陽」の強力な核心を支えている。

2023年4月12日、実験用超伝導トカマク（EAST）の制御室で、EAST物理実験のチーフディレクターであるゴン・シャンズ氏（右）と中国科学院合肥物理科学研究所の副所長兼プラズマ物理研究所所長であるソン・ユンタオ氏（左）が実験の成功を祝った。写真提供：新華社記者 黄博漢

「太陽」を照らすために協力し、大陸と海洋にまたがる科学技術協力

習近平国家主席は2020年7月、国際熱核融合実験炉（ITER）計画の主要設備の立ち上げ式典に祝辞を送り、科学に国境はなく、イノベーションに終わりはないことを指摘した。人類が直面している地球規模の課題に対処する上で、国際的な科学技術協力は大きな意義を持ちます。

我が国は2006年にITERプロジェクトに参加する協定に署名しました。ITER中国作業部会の重要な部署として、プラズマ物理研究所は導体、電源、最終組み立てなどの調達業務を行うため、100人以上をフランスのプロジェクト現場に派遣しました。優れた性能で国際評価に合格し、ITERプロジェクトに参加する国際機関の中で上位7位にランクされています。

2021年4月、中国が開発したPF6超伝導磁石コイルがフランスのITERプロジェクト現場で吊り上げられた。新華社通信

プラズマ物理研究所の研究員、彭学兵氏は、ITERのコイル部品の製作には、依頼を受けてから納品するまでに7年かかったと語った。 「これは冷たいベンチだという人もいるが、私たちの心には火があり、私たちは常にプラズマの『火の玉』と『衝突』しているのです。」

「『人工太陽』の研究はどの国も独占できない。私たちは全世界に門戸を開いている」宋雲涛氏は、45カ国の120以上の部署と協力関係にあり、毎年約500人の海外学者が意見交換に訪れていると語った。

「私はこれまで30回以上中国を訪れ、EASTで実験をしたり、現地の学生たちに講義をしたりしてきました」と日本の核融合科​​学研究所の森田茂教授は語った。

「中国の核融合エネルギー研究が過去20年間でこれほど急速な進歩を遂げたとは想像しがたい。」 ITER機構の副事務局長アラン・ベクレル氏は、20年以上前、博士課程の学生だったときにサイエンスアイランドを訪れた。彼は核融合エネルギー研究に対する中国の揺るぎない支援を高く評価している。

「『人工太陽』が成功するには、世界中の科学者が何世代にもわたって懸命な努力と共同研究を行う必要がある。」李江剛さんは、もっと多くの若者が参加してくれることを期待している。「人類の夢、国家のニーズ、そして科学者の利益を完璧に組み合わせることができて、私たちは非常に幸運です！」

核融合炉ホスト基幹システム総合研究施設群の全景（2021年9月12日撮影）。新華社通信

EAST からそう遠くないところに、核融合炉ホストの主要システムに関する総合研究施設である新しい大規模な科学施設が建設中です。中国の次世代「人工太陽」核融合工学試験炉の工学設計が完了し、将来的には世界初の核融合実証炉を建設することが目標となっている。

「核融合研究は順調に進んでおり、我々の世代にバトンが渡された」 1990年代生まれの博士研究員、李克東氏は、「人工太陽」チームの4代目として幸運、責任、そしてチャンスを感じていると語った。 「中国で初めて核融合発電を実現し、中国初の核融合エネルギーランプを点灯させたい！」