トカマク

核融合発電は、太陽がエネルギーを生み出す仕組みを地上で再現しようとする、夢のエネルギー源として期待されています。太陽の中心部では、超高温高圧の状態下で核融合反応が起こっています。地上で核融合反応を起こすためには、太陽と同様に超高温のプラズマ状態を作り出し、それを一定時間閉じ込めておく必要があります。 このプラズマ閉じ込めのために、様々な方法が研究されていますが、その中でも有力な方法の一つが、磁場を用いた閉じ込めです。トーラス磁場装置は、この磁場閉じ込めを実現する装置の一つです。トーラスとはドーナツ型のことで、トーラス磁場装置は、その名の通りドーナツ状の磁場を作り出すことによってプラズマを閉じ込めます。 では、どのようにしてこのドーナツ型の磁場を作り出すのでしょうか？ その答えは、トーラス磁場装置に設置された、トロイダル磁場コイルと呼ばれる電磁石にあります。トロイダル磁場コイルに電流を流すと、電流の周りには磁場が発生します。この磁場の方向は、電流の向きに対して右ネジの法則に従います。つまり電流の向きに右ネジを回した時にネジが進む方向に磁場が発生します。 トーラス磁場装置では、ドーナツ状にトロイダル磁場コイルを配置し、電流を流すことで、ドーナツ型の磁場を作り出しているのです。そして、この強力な磁場によってプラズマを閉じ込め、核融合反応を起こそうとしているのです。

- トーラスとはトーラスとは、輪っか状の形をした立体のことを指します。イメージとしては、ドーナツや浮き輪のような形を思い浮かべると分かりやすいでしょう。これらの物体は、中心に穴が開いていて、その周りを囲むように筒状の部分が存在しています。この、中心に穴が開いていて筒状になっている形こそが、トーラスの特徴です。数学的には、トーラスは「閉曲面」の一種として分類されます。閉曲面とは、簡単に言うと、切れ目や端がなく、どこまでも繋がっているような曲面のことです。トーラスの場合、その表面は滑らかで継ぎ目なく続いており、どこまでも触って追っていくことができます。また、トーラスは「円環体」とも呼ばれます。これは、円盤のような形をしたものを、ある軸を中心に回転させたときにできる立体と考えると理解しやすいかもしれません。例えば、円形の板を、その直径を軸として回転させると、トーラスの形が出来上がります。トーラスは、私たちの身の回りにも様々な形で存在しています。例えば、先ほども例に挙げたドーナツや浮き輪だけでなく、タイヤや自転車のチューブなどもトーラスの形をしています。また、建築物などにもトーラスの構造が用いられることがあります。このように、トーラスは私たちの生活において、身近でありながらも重要な役割を果たしている形と言えるでしょう。