レーザフュージョン発電の実現に向けた大きな一歩

世界初[1]、1時間にわたる大出力パルスレーザの連続ターゲット照射実験を実施

浜松ホトニクス株式会社

2025年7月31日 17時53分

浜松ホトニクス株式会社（以下、浜松ホトニクス）と株式会社EX-Fusion（以下、EX-Fusion）は、レーザフュージョン研究において、大出力のパルスレーザを連続して模擬燃料ターゲットに照射する重要な技術の実証試験を共同で行いました。

現在、世界で進められているレーザフュージョン研究は、単発のレーザ照射による実験「一回だけレーザを照射する実験手法」を主として行われています。しかし、今後は、より効率的で安定したエネルギー生成を目指して、連続のレーザ照射による実験「連続してレーザを照射する新しい実験手法」が主流になると考えられています。

今回の実証試験で用いた、レーザを模擬燃料ターゲットへ連続照射する技術がより大きなエネルギーを扱うキロジュール級のレーザで確立されれば、これまでの常識を覆す革新的なレーザフュージョンの方式が実現する可能性があり、エネルギー分野における「ゲームチェンジ」に繋がることが期待されています。

今後5年の間に、世界中でキロジュール級レーザの連続照射によるレーザフュージョン研究が本格化すると考えられます。今回の実証実験で得られた成果や知見は、今後の国家プロジェクトに生かされ、レーザフュージョン発電の実現に向けた大きな一歩となります。

＜研究の背景＞

現在、最も研究が進んでいるレーザフュージョン研究は、重水素と三重水素を入れた燃料ターゲットに大出力のレーザを照射し原子核同士が融合する反応であり、この際に発生する莫大なエネルギーを利用した発電への期待が高まっています。

レーザフュージョン発電システムでは、燃料ターゲットが供給装置から射出され、反応炉の中心に到達した瞬間に、複数の大出力レーザが同時に照射されます。発電には100本以上のレーザが必要になると考えられています。

2022年12月、米国ローレンス・リバモア国立研究所にある国立点火施設（NIF）で、レーザフュージョンによる「点火（自己持続的な核融合反応）」が世界で初めて実証されました[2]。この成果をきっかけに、欧米を中心にレーザフュージョン発電の研究開発が急速に進んでいます。しかし、NIFはレーザフュージョンの物理的な実証を目的とした施設であり、レーザ照射は数時間に1回、燃料ターゲットの設置もその都度で行われているため、発電には対応していません。レーザフュージョン発電を行うには、燃料ターゲットを1秒間に10回の頻度で自動的に供給し、それに合わせて大出力レーザを正確に照射する、高度な連続動作が必要です。

浜松ホトニクスは、1990年代から大阪大学と協同してレーザフュージョン発電の研究を進めてきました。現在、世界最高レベルのLD（レーザダイオード）励起大出力レーザ技術を保有し、中性子を安全に遮蔽できる専用施設と、高効率かつ高頻度でレーザを照射できる実験環境を備えた、世界で唯一の民間企業[3]です。

EX-Fusionは、レーザフュージョン発電の実用化を目指す日本初のスタートアップ企業で、2021年に大阪大学および光産業創成大学院大学から誕生しました。2024年に、模擬ターゲットを高速かつ正確に供給・追尾する技術の開発に成功し、実用化に向けた大きな一歩を踏み出しています。

＜研究成果概要＞

このたび浜松ホトニクスとEX-Fusionは、レーザフュージョン発電の実現に向け、浜松ホトニクスのレーザフュージョン実験施設内に設置されたEX-Fusion保有実験チャンバーを使用し、両社の技術を生かした大出力レーザの連続照射システムを構築し、現在の技術レベルを確認するとともに、今後の開発に必要な課題を明らかにするため、共同実験を行いました。

直径1ミリメートルの金属製ターゲットを1秒間に10回の頻度で真空チャンバー内に投入し、ターゲットの位置を予測してレーザを正確に照射しました。1時間にわたる連続照射の結果、レーザの照射位置とターゲットの位置の誤差は約500マイクロメートルに抑えられ、50%以上の確率でターゲットへの照射に成功しました。