核融合炉燃料のトリチウムは核融合反応で生じる中性子をリチウムにあてて生産します（図１上部参照）。このとき、より効率よく燃料を生産するために中性子の数を増やす中性子増倍材が不可欠です。これまでの候補材であるベリリウム金属（Be）は、600℃以上の高温で体積膨張（スウェリング）や水蒸気との反応による水素生成が大きくなり、高温域で不安定になる欠点があります（図１右下参照）。そこで注目したのがベリリウムの金属間化合物（ベリライド）です。Be12Tiのベリライドを例にすると、スウェリングが3％以下（Beは約50％）、水素生成もBeの約1/1000と優れた特性を持っていることから、高温域でより安定なベリライドの製造技術開発を進めてきました。
ベリライドの合成から微小球製造までのプロセスを図２に示します。材料の合成法としては、大きく焼結法と溶融法があります。焼結法の一つである粉末冶金法で試行した場合、均質な材料は合成できるのですが、Beのように酸化し易い材料の場合、表面酸化層を巻き込んで焼結するために非常に脆く、成型及び加工が困難でした。さらに、本法では均質な材料を得るために焼結-粉砕を繰り返し行うため、工程が複雑になり、不純物の混入を抑制することも困難でした。次に、溶融法でも試行しましたが、組成が均一でなく、大型の原料を合成することが困難でした。
そこで、原料粉末表面を活性化（清浄）できる手法を検討した結果から、プラズマ焼結法に着目しました。プラズマ焼結法は、原料粉末にパルス電流を与え、原料粉末の表面間に放電を発生させて表面を活性化して焼結する手法です（図３左参照）。そこで、BA活動の一環として青森県六ヶ所村の国際核融合エネルギー研究センターの原型炉R&D棟において、ベリライド合成試験を開始し、原料性状、温度、圧力、時間などの合成条件を最適化することにより、合成と接合が同時にできる技術を確立し、Beのように酸化しやすい材料の表面酸化層など影響を受けずに、成型及び加工性に優れて脆くない棒状のベリライドを効率よく合成することに成功しました（図３右参照）。
次に、このプラズマ焼結製のベリライドを回転電極法の電極棒として用いて微小球製造試験を行いました。ベリライド造粒条件として、電極棒形状、電極棒の予備加熱条件、放電条件、回転数などを最適化することによって、ベリライド微小球を製造することに成功しました（図４参照）。
今回の成果では、今まで合成すら困難であったベリライドを、脆くなく加工性に優れた棒状のベリライドとして効率よく製造することに成功しました。そして、この棒状のベリライドを回転電極法による造粒時の電極棒として使用することによって、核融合炉で使用する目標形状である直径1mmのベリライド微小球を世界で初めて製造することに成功し、大量製造技術を確立しました。
この成果は、イーターでの燃料生産試験をより確実にするとともに、核融合原型炉に向けた燃料生産技術の確立に大きく貢献するものです。また、本合成法は、軽量耐熱耐摩耗材の機械部品のアルミニウム系合金の合成（例えば車の高性能エンジン）など、広く一般産業分野への適用も期待できます。