核融合発電は、二酸化炭素を排出せず、無尽蔵な海水を燃料とする究極のエネルギー源です。2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、研究を進めています。

しかし、実用化まではまだまだ研究が必要です。そこで、核融合研究から生まれたスピンオフを活用して、発電所のタービンや自動車のエンジンを高効率化し、二酸化炭素の排出量を低減させるための新技術を開発しています。

もともとは、宇宙工学志望でした。惑星や深宇宙探査をするためのエンジン開発に興味があり、核融合もそこで知りました。大学１年生の研究室訪問で、核融合発電の研究を知る機会があり、研究内容の壮大さとプラズマの不思議に魅了され、核融合発電を勉強することにしました。

大学時代は、勉学よりも部活動（弓道部）に励む学生でした…。大学４年間は部活に打ち込んで、その後？勉学に取り組みました。大学では、勉学以外にも打ち込めることを見つける事をお勧めします。うまくいくことも、うまくいかないことも両方あるでしょう。ですが、その経験は一生の財産となるでしょう。

我々の研究室では、

（1）スーパーコンピュータを用いた大規模数値シミュレーション

（2）プラズマの性質を調べるイメージング（画像）計測手法の開発

（3）数値シミュレーションの結果を検証する実験研究

の3本柱で研究を行っています。また、核融合研究から生まれる様々なスピンオフにも取り組んでおり、プラズマ研究の手法を医療分野や環境分野に応用する取り組みも始めています。

◆主な業種

・研究機関、計算エンジニアリング

◆主な職種

・研究職、技術職

◆学んだことはどう生きる？  

計算機シミュレーションで大事なことは、物理と数理科学の両方を理解していることです。対象とする物理現象を計算機でシミュレーションするためにモデル化する、モデルを正しく数値計算できる数理科学の知識が必要になります。我々の研究室の卒業生は、どちらもおろそかにしないように心がけています。

「地上の太陽」と呼ばれる核融合発電は、2050年の実用化を目指しています。その意味で、直ぐに成果を得られるというよりは、息の長い研究課題と言えるでしょう。直ぐに成果が見えない研究は大変と思うかもしれません。しかし、その直ぐ目に見えない成果が、やがて花開き、現在の技術につながります。自分はその一端をになうという気概を持って、大学で学んでください。

核融合研究と共に生み出されるスピンオフは、早期にカーボンニュートラルを目指す我々にとって有用なものがたくさんあります。我々の研究室では、息の長い核融合研究と共に、2030年エネルギーミックス、2050年カーボンニュートラルの実現に向けて研究を進めていきます。核融合、あるいはプラズマに興味を持った方はぜひ！

【テーマ１：振り子の等時性に関する実験】

よく知られているように、振り子の周期は腕の長さと重力加速度で決まります。しかし、これは振り子の振れる角度が小さい時の近似です。5円玉を何枚かと糸を使って単振り子を作り、周期をストップウォッチで計ってみます。

腕の長さに対する周期をグラフに書くと、振り子の腕の長さや5円玉の枚数を変えても、振れ幅が小さいときは等時性が正しく成り立っていることが分かります。しかし、振れ幅を大きくすると、sin(theta)=thetaの近似が成り立たなくなり、等時性の破れがあらわになります。

この実験のポイントは、ガリレオの実験に習って実験観測から物理法則を導く過程を、正しくなぞれる事です。また、ストップウォッチで周期を計測する場合、どうしても計測誤差が入ります。同じ実験を複数回行うことで、信頼性を検討できることです。

【テーマ２：電気抵抗と温度の関係】

電気抵抗は、温度に依存します。セラミック抵抗などには抵抗値が記載されていますが、その値は基準となる温度で計測された値です。抵抗を熱電対で温めることで、抵抗値を変え、異なる条件では値が異なり、計測誤差として考慮しなければならないことを学びます。

テーマ１の周期の計測でも同じですが、計測を考える上では有効数字の考え方が重要になります。小数点何桁で打ち切るかによって、平均した値が大きく異なります。実際に実験する場合は、数値の取り扱いに注意しなければならないことを学びます。

【テーマ３：Pythonを使った数値シミュレーション】

数値シミュレーションは、現在なくてはならない基盤です。Pythonを使って簡単な非線形シミュレーション（ローレンツアトラクタやロジスティック曲線）を行い、正解は非線形であり、いかに未来の予測が困難であるかを理解します。