中国の「人工太陽」EASTが不可能とされていた「プラズマ密度限界」を超える事に成功:核融合発電の実用化に大きな前進

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2026年1月1日、新年の幕開けとともに、エネルギー科学の歴史における記念碑的な論文が学術誌『Science Advances』に掲載された。
中国科学院合肥物質科学研究院（HFIPS）が運用する全超伝導トカマク型核融合実験装置「EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）」、
通称「人工太陽」が、長年核融合発電の実用化を阻んできた「不可侵の壁」を打ち破ったのだ。

その壁の名は「グリーンワルド限界（Greenwald limit）」。

これまで、トカマク型原子炉においてプラズマの密度をある一定以上高めると、プラズマは不安定化し、崩壊（ディスラプション）すると考えられてきた。
しかし、EASTの研究チームはこの経験則を覆し、限界値の約1.3倍から1.65倍という超高密度領域でプラズマを安定維持することに成功した。
これは単なる記録更新ではない。核融合炉の出力効率を飛躍的に高めるための「新しい物理法則」の実証であり、夢のエネルギー実現へ向けた決定的な一歩である。

聖域への挑戦：なぜ「密度」がそれほど重要なのか

核融合発電の原理は、太陽が輝くメカニズムを地上で再現することにある。重水素と三重水素（トリチウム）の原子核を融合させ、その際に生じる莫大なエネルギーを取り出す技術だ。
この反応を起こすためには、燃料を1億度以上の超高温プラズマ状態にし、特定の空間に閉じ込める必要がある。

ローソン条件と出力の法則

核融合を実用化するためには「ローソン条件」と呼ばれる3つのパラメータ（温度・密度・閉じ込め時間）を同時に満たさなければならない。中でも「プラズマ密度」は、出力に直結する極めて重要な要素である。

核融合反応によって得られる出力（Power）は、プラズマ密度の二乗に比例して増加する。
つまり、密度を2倍にできれば、出力は4倍になる計算だ。よりコンパクトな炉で、より効率的にエネルギーを生み出すためには、高密度化が最も効果的な近道なのである。

立ちはだかる「グリーンワルド限界」の壁

しかし、過去数十年の研究において、トカマク型装置には「グリーンワルド限界（
）」と呼ばれる経験的な上限値が存在することが知られていた。
この限界を超えて燃料を注入し密度を高めようとすると、プラズマの拘束力が失われ、突発的な崩壊（ディスラプション）を引き起こしてしまう。
あたかも、満員のスタジアムにさらに人を押し込もうとすると、群衆雪崩が起きて秩序が崩壊するようなものである。

この限界値の存在は、将来の核融合炉、特に現在フランスで建設中の国際熱核融合実験炉（ITER）や、
中国が計画する核融合工学試験炉（CFETR）の設計において、出力の上限を規定する重い足かせとなっていた。

EASTが成し遂げた「不可能」の証明

今回、華中科技大学のPing Zhu教授と、中国科学院のNing Yan准教授らが率いる研究チームは、この定説を覆す実験結果を提示した。

実験の核心：限界の1.65倍へ

『Science Advances』に発表された論文「Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST」によると、研究チームはEASTを用いて、グリーンワルド限界の1.3倍～1.65倍という前例のない高密度プラズマの生成と維持に成功した。
これは、従来のEASTの通常運転範囲（限界値の0.8～1.0倍）を遥かに凌駕する数値である。