Merging and Neutral Beam Injection for Generation and Sustainment of Ultra High Beta Spherical Tokamak
| Project/Area Number |
20J21551
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 遥暁 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | イオンドップラー分光法 / 四重極状ポテンシャル / 面内電場 / NPA / NBI / NBI実装 / NPA容器製作 / 電磁石製作 / イオン加速・加熱 / NBI開発 / ファラデーカップ / 軌道計算 / NPA開発 / 光学設計 / イオン加熱特性 |
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| Outline of Research at the Start |
経済的な核融合炉である球状トカマク(ST)の安定維持に向け、(1)プラズマの電流駆動ならびにその不安定性制御のための中性粒子ビーム(NB)開発・実装並びに(2)発生した高エネルギー粒子のエネルギー測定を行う。爆発的なエネルギー変換である「磁気リコネクション」を応用して生成されたSTはプラズマのエネルギーが高く、不安定になりやすい。そこでNB入射で局所的なプラズマ平衡を目指し、従来の計測では判別が難しい高速粒子のエネルギー計測を併せることで核融合プラズマ不安定性制御への理解を進める。また共同研究先の英国トカマクエナジーへの派遣も通してさらに高磁場オペレーションでの加熱物理の統一的知見を獲得する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
トカマク合体法による核融合点火温度への効率的なプラズマ加熱シナリオの開拓を目標として、東京大学TS-6プラズマ合体装置を用いて、以下のテーマに沿って研究を進めた。
（１）トカマク合体中の高ガイド磁場リコネクションで生じる四重極状ポテンシャル構造がイオンの加速・加熱に及ぼす影響をまとめた。四重極状ポテンシャルはトカマク合体領域でグローバルに形成されており、それに伴う面内電場とイオン加熱の大きさが正の相関にあることを明らかにした。
（２）加工が完了したNPA高エネルギー粒子計測システムの電磁場性能を評価した。設計・製作した電磁石の静磁場分布を計測し、ターゲット粒子のエネルギー計測に十分な設計値通りの均一な磁場分布が計測領域で確認できた。しかしながらNPA容器の真空度が悪く、TS-6装置に接続して高エネルギー粒子計測まで実施することができなかった。
（３）TS-6装置に取り付け完了したNBIの運転を開始した。イオン源生成に十分な真空度を達成し、新しく改造したワッシャーガンによるイオン源用プラズマ生成に成功した。ゆえにTS-6トカマク合体実験におけるパルス運転に最適な、エネルギー効率の高いイオン源の開発を完了した。続いて、イオン源からイオンビームを引き出すための加速電源の修理を行い、電極への接続後、ビーム引き出し実験を開始した。しかしながら、ワッシャーガンプラズマ生成時に加速電極とアース部分が短絡し、加速電圧が完全に降伏してしまい、所望のビームエネルギーの引き出しを行うことができなかった。
（４）高磁場環境での合体加熱実験を行う英国核融合ベンチャーのトカマクエナジーにおける実験プログラムに参加し、合体加熱シナリオ最適化をめざして短期間渡英し、東京大学のドップラートモグラフィ分光を用いたイオン温度計測システムのセットアップを行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
