Realization of the ultra-fast Thomson scattering system for transient and abrupt phenomena in fusion plasma

Research Project

Project/Area Number	23K25859
Project/Area Number (Other)	23H01162 (2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research Institution	National Institute for Fusion Science
Principal Investigator	安原亮核融合科学研究所, 研究部, 教授 (30394290)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000) Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2026: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000) Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Keywords	高出力レーザー / トムソン散乱 / 突発現象 / 過渡的現象 / 高出力レーザ
Outline of Research at the Start	本研究では、従来100Hz程度に制限されていた大型トカマク型プラズマ装置の電子温度・電子密度測定手法：レーザートムソン散乱計測の測定周期を1000倍以上の200kHzへと超高速化(高繰り返し化)した「超高速トムソン散乱装置」を開発する．これにより，核融合発電実現に向けた，高圧力プラズマの長時間維持に必須な突発・過渡現象の物理モデル検証手法を確立する．
Outline of Annual Research Achievements	１．核融合科学研究所に設置されている最高時間分解能20kHzの高速トムソン散乱装置を用いて，固体水素の溶発現象の観測、放射崩壊現象についての計測試験を行った．また,イベントによって駆動されるイベントトリガシステムの構築・検証を行った。２．高圧力の核融合プラズマを想定し，電子温度10keV程度のLHDプラズマを用いて，20kHzの高速トムソン散乱装置による計測試験を行う．計測装置の精度，測定可能温度領域，光学部品の耐久性を総合評価した。３．100kHz以上の高速化を目指し，レーザー増幅器の基本動作テストを行った．フラッシュランプ電源，レーザー増幅器の増幅特性を調査した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究概要実績にあるように、LHDプラズマを用いた高速トムソン計測、及びレーザーの高繰り返し化について順調に研究が進捗している。
Strategy for Future Research Activity	LHDプラズマで得られたデータを解析し、2025年度に予定されているプラズマ実験で、研究総括が可能な条件での実験を提案し、成果をまとめていく。レーザー開発については、徐々に繰り返しを増加させ、目標とする１００ｋHzの指針を得る。