| Project/Area Number |
22K18699
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 磁場閉じ込め核融合 / 非接触ダイバータ / 体積再結合 / 電子エネルギー分布 / 高周波プラズマ / DT-ALPHA / 再結合プラズマ / Retarding field analyzer / 非接触プラズマ / 核融合 |
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| Outline of Research at the Start |
非接触プラズマ(消えゆくプラズマ)中の電子温度は磁力線に沿って単調減少するという理解が一般的であるが、再結合フロント下流で電子温度が増加する兆候が放電形態・プラズマ診断手法・放電ガスを問わずに観測されている。このような結果は様々な装置で見られているが、そのメカニズムの理解には至っていない。再結合フロントでは熱化した電子のうち低エネルギーの電子が優先的に枯渇するため、電子エネルギー分布に歪みが生じうる。本研究は静電プローブ計測、分光計測および衝突・輻射モデルを駆使して電子エネルギー分布の歪みと消えゆくプラズマの空間構造との関わりを、特に電子温度に焦点をあてて明らかにする試みである。
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| Outline of Final Research Achievements |
Spatial structure of electron temperature and electron density along magnetic field direction were investigated by using long single/double Langmuir probes to study relation between disappearing plasma (recombining/detached plasma) and deformation of electron energy distribution. It was found that electron temperature increased to approximately 3 eV at 0.15 m downstream of the recombination front region, even though electron temperature at the recombination front was about 0.4 eV. Electron temperature kept to increase toward further downstream region. At 0.2 m downstream of the recombination front region, increasing rate of the electron temperature showed significant change and it increased up to approximately 14 eV. This point corresponds to the position where axial magnetic field significantly changes. This indicates that sudden increase of the electron temperature likely attributed to magnetic field configuration.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
再結合フロントの下流領域を計測した例は複数報告されており下流方向への電子温度増加の兆候が見られていたが，再結合フロントとエンドプレート間の距離が短く全体像を捉える事は困難であった．本研究では再結合フロントをエンドプレートから約0.4m離れた位置に生成する事で再結合フロントの下流領域を広範囲かつ詳細に計測し，電子温度増加の様子を全体的に捉えた．電子温度の増加が2段階に分けて進行する事が分かり，従来の再結合プラズマの空間分布の理解と異なる新しい結果を得た．再結合/非接触プラズによる熱制御を前提とする核融合炉ダイバータの熱設計や，熱制御性能の向上を目指した研究を捉え直すきっかけとなり得る．
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