ホウ素は「融合の体操選手」—－Zhar Reserchの市場調査レポート「核融合発電およびその他のプラズマ工学の材料およびハードウェアの機会：2025-2045年の市場」より

株式会社グローバルインフォメーション（所在地：神奈川県川崎市、代表者：樋口 荘祐、証券コード：東証スタンダード 4171）は、市場調査レポート「核融合発電およびその他のプラズマ工学の材料およびハードウェアの機会：2025-2045年の市場」（Zhar Research）の販売を開始しました。

融合発電用の高付加価値材料として、最も幅広い用途を持つ元素は何か？ Zhar Researchによる最新調査レポートでは、その答えはおそらくホウ素であろうとしています。しかし、その可能性のある用途の中には疑わしいものもあると警告しています。

【当レポートの詳細目次】
https://www.gii.co.jp/report/zr1706271-nuclear-fusion-power-other-plasma-engineering.html

2023年、米国と日本の物理学者が、磁気的に閉じ込められたプラズマ中で陽子とホウ素11原子の核融合を初めて観測しました。核融合発電の開発者であるTAE Technologies（以下、TAE）とAvalanche Energy（以下、Avalanche）は、この反応を豊富で経済的なエネルギー源として利用しようとしています。ほとんどの開発者が好んで使う重水素＋三重水素という反応は、核分裂炉や核融合炉で「増殖」させるために非常に高価な三重水素を必要としますが、天然のホウ素は豊富に存在します。第二に、この反応は放射能と放射線の危険を引き起こす中性子をほとんど放出しない可能性があります。

核融合資金調達のトップ3に入るTAEは、2030年代初頭までに試験的な陽子・ホウ素発電所から送電網に電気を供給するつもりです。Avalancheは、物議を醸している卓上型核融合発電プロジェクトにおいて、より軽量なパワーパックのために、より長寿命でより低い遮蔽要件が得られるとしています。核融合発電のレーザー閉じ込めオプションに最大の民間投資を行なっているMarvel Fusionは、燃料ターゲットとして固体ホウ素-水素ナノ構造を使用し、この反応をターゲットとしています。

このようなエネルギー源の科学的根拠はまだほとんど証明されておらず、p-11B発電所の商業化には巨大な技術的ハードルが立ちはだかっています。反応温度ははるかに高くなければならず、制動放射線が原子炉の内面を侵食してプラズマの閉じ込めを損なったり、破壊したりする可能性さえあります。反応速度と出力密度は理論的に低でしょう。中性子放出が大きくなることもあります。

p-11B反応は、新しいレーザー駆動アルファ粒子源の生成や医療用途など、さまざまな関連用途のために研究されています。アルファ粒子は2個の陽子と2個の中性子が結合したもので、通常のヘリウム4原子核と同じ粒子です。レポートは、核融合企業がこのような関連用途を利用することを推奨しています。それは、より早い収入と信用を得ることができるからであり、医療分野のSHINE Technologiesがその好例として挙げられています。

■ボロンセラミックス、鉄鋼、コンクリート、ドーパント、検出器が必要

ホウ素セラミックス、特に炭化ホウ素と窒化ホウ素は、硬度、中性子吸収率、熱伝導率、高温安定性などのユニークな組み合わせにより、核融合に不可欠な材料とされています。ホウ素は、シリコンやゲルマニウム半導体のドーピングに使用され、電気的特性を変化させます。ホウ素フィラメントは、炭素繊維と同様、金属やセラミックスとの複合材料に使用され、高強度材料となります。実際、巨大なITER核融合実験炉は、中性子を遮断するためにホウ素化された膨大な量の高密度コンクリートの中に、またその上に設置されています。この材料には、コールマナイト（ホウ酸塩鉱物）のような高密度骨材が使用されています。ホウ素は、中性子束を検出・測定する装置にも使用されています。

■ホウ素合金、ゲッター、保護層

ホウ素は、銅や他の金属の酸素捕捉剤として特殊用途の合金に使用され、特にプラズマ対向材料としてタングステンを使用する場合、プラズマ性能を向上させ、不純物を管理するために、核融合炉の第一壁のコーティングとして使用されます。「ホウ素化」では、ホウ素を多く含むガスを導入するグロー放電を行い、トカマクの壁とダイバータに保護層を形成します。この層は、プラズマを冷却し核融合を妨げる不純物を最小限に抑えるのに役立ちます。Tokamak Energyは、新しい「不純物粉末ドロッパー」を使ってホウ素粉末をプラズマに導入することを実証しました。新たな研究では、ホウ素粉末のプラズマ中へのアブレーションと侵入、そして壁との相互作用が検討されています。

■ホウ素ガラス、ホウ砂、保護コーティング、特殊鋼

より一般的には、ホウ素系ガラスがあり、ホウ砂はガラス繊維の製造に使用されます。ホウケイ酸ガラスはガラスの一種で、低熱膨張と高耐熱性のために三酸化ホウ素を含んでいます。ホウ素は金属に保護膜を形成して腐食に耐えることもできます。マイクロ合金ホウ素鋼は、核融合施設で使用されています。

付加価値の高い材料を供給する企業にとって、Zhar Researchのレポート「核融合発電およびその他のプラズマ工学の材料およびハードウェアの機会：2025-2045年の市場」では、2025年の研究と企業の進歩で最も引用される要素が異なっていることを発見しています。

同調査レポートの主執筆者であるピーター・ハロップ博士は、次のように述べています。
「重水素、トリチウム、鉄、ベリリウム、炭素同位体、リチウム、銅、タングステンは、最新の研究や核融合企業の進歩において、ホウ素を大きく引き離しています。これには合金、複合材料、化合物も含まれます。希土類バリウム銅酸化物高温超伝導体はその一例です。重要なことは、この強力な資金が投入された新しいビジネス分野には、先端材料にとって素晴らしいチャンスがあるということです」

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https://www.gii.co.jp/report/zr1706271-nuclear-fusion-power-other-plasma-engineering.html

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