アメリカの核融合スタートアップXcimer Energyは、民間施設にある同社の「Phoenix」レーザーシステムが現地時間水曜日に正式に点火され、稼働を開始したと発表した。同社によると、これは現在世界最大の民間所有のレーザー装置だという。 Xcimer は、国立点火施設 (NIF) の実験に基づいて、慣性閉じ込め核融合を実験室技術から商業的可能性のある新しい発電方法に変換しようとしています。
Xcimer の技術ルートは、米国のローレンス リバモア国立研究所の国立点火施設をモデルにしています。 2022年12月には、核融合研究の重要なマイルストーンとされる、核融合反応で放出されるエネルギーが点火に必要なエネルギーを超えることを初めて達成した。 NIFの実験では、研究者らは192本のレーザー光線を使用して、消しゴムの頭よりも小さな燃料ターゲットを狙った。レーザーはまず金のターゲットキャビティに当たり、それを蒸発させてX線に変換します。次に、X 線が内蔵燃料ペレットを圧縮し、その中の原子が融合してエネルギーを放出します。
対照的に、Xcimer 社は、より強力でシンプルなレーザー システムを使用することで、核融合エネルギー出力を維持または増加させながらシステムの複雑さとコストを削減し、それによって商業化への道を開くことが期待できると考えています。同社の計画によると、将来の核融合発電所の設計には、マイクロ秒のレーザーパルスを放射できる2つの主要レーザーが装備される予定だ。これらのパルスは、「エネルギー圧縮」と同様の一連の光学システムを介して誘導され、ナノ秒の時間スケール内で燃料ターゲットにエネルギーを伝達します。これにより、燃料圧縮が非常に短時間で完了し、使用可能な核融合反応が生じる確率が高まります。
今回稼動したフェニックスシステムは、核融合発電所への道における重要な中間ステップとみなされている。このシステムは「エキシマ増幅」技術を使用しています。このタイプのレーザーは半導体製造で使用されてきましたが、フェニックス システムの出力は大幅に向上しました。 Xcimer氏はメディアに対し、このフッ化クリプトン（KrF）レーザーはフルパワーで動作すると1キロジュール以上のエネルギーを出力でき、レーザー増幅コアの長さは38メートルに達すると語った。同社は、フェニックスが現在、民間所有のレーザー システムの能力と規模において世界の最前線にあると考えています。
しかし、フェニックスは商用発電所に求められる仕様にはまだ遠く及ばない。 Xcimer は、真の商用核融合発電所には、フェニックスの現在の出力をはるかに上回る 12 メガジュールを超える総レーザー エネルギーが必要になると見積もっています。したがって、フェニックスは、レーザー増幅、パルス整形、光伝送、燃料とターゲットの相互作用などの主要なリンクを含む、後続の大規模システムのための技術検証プラットフォームとしての役割を果たします。
スケジュールに関しては、Xcimer はプロトタイプ システムの構築とテストを 2028 年に完了する予定です。これに基づいて、同社はデバイス全体で「エネルギー パリティ」、つまり電気エネルギーの出力が入力と少なくとも同等になることを目標に、より大規模な統合システムの開発を継続します。同社の現在のビジョンによれば、初の商業規模の核融合発電所の建設は2030年代半ばに開始される予定だ。その時までに、技術と経済性が基準を満たすことができれば、慣性閉じ込め核融合は新しいエネルギーの分野で重要な力となるかもしれません。
現在、世界の核融合分野における競争はますます激化しており、多くのスタートアップ企業がさまざまなルートやエンジニアリングの導入経路を模索しています。これに関連して、Xcimer は Phoenix システムを通じて「世界最大の民間レーザー」を発射しました。これは技術力の実証であるだけでなく、資本市場や政策立案者へのシグナルでもあります。慣性閉じ込め核融合は実験室から工学および工業化へと徐々に移行しつつあります。しかし、キロジュールレベルの実験装置からメガジュールレベルの商用発電所に移行するには、依然として長いエンジニアリングの反復と設備投資が必要です。フェニックスの点火の成功は、このプロセスにおける重要な出発点の 1 つにすぎません。