動力学的ガスターゲットダイバータにおける高熱流プラズマ■の構造と安定性

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07458113
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高村 秀一 名古屋大学, 工学部, 教授 (40023254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 葉 ■友 名古屋大学, 工学部, 助手 (10270985) ; 大野 哲靖 名古屋大学, 工学部, 講師 (60203890) ; 上杉 喜彦 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (90213339)
• Keywords: 核融合 / 磁気ダイバータ / プラズマ / 熱パルス / 中性ガス / 高周波加熱 / ガスターゲット / 再結合

Research Abstract

Detached Plasmaにおける再結合過程
平成7年度においては、プラズマ密度が閾値以上において動作ガス導入によりDetached Plasmaが得られることを実験的、かつ解析的に示した。今年度はPlasma Detachmentに伴い、ターゲット板への粒子束の減少がプラズマ再結合によってもたらされていることを示した。特に再結合過程を発光分光法により詳細を明らかにした。
ヘリウムガス圧力10mTorr程度において、Detached領域からの可視域の発光を分光分析したところ、320〜345nmにわたって再結合に伴う連続スペクトル線が認められ、その光子エネルギー依存性よりプラズマ温度が求められた。ガス圧力により0.15〜0.3eV程度で変化する。一方ヘリウムのバルマ-線ともいうべき一連のスペクトル線で限界以上のn≧6の準位の占有数を評価し、そのエネルギー依存性からもプラズマの温度が推定された。両者は極めて良く一致している。
熱パルスの生成とPlasma Detachmentへの影響
<放電電流変調による過渡応答>
ジャイアント・トランジスタによる放電電流の分流を用いた、放電電流の変調を立ち上がり80μs、立ち下がり500μsで実現した。この際放電電流の増大に伴い、ゆっくりした密度増大があるもののプラズマへの入力の増大により上流プラズマ電子温度が増加し、逆に、放電電流の立ち下がりにおいては電子温度の低下がみられた。前述のように、プラズマ再結合がターゲット板の粒子束を決め、再結合は電子温度の-4.5乗に比例するため電子温度の変化によりプラズマの消滅し顕著に現れることが実験的に明らかになり、再結合過程の重要性を別の観点から明らかにした。ターゲット板への粒子束の減少の時間スケールが異常に短い点が興味深い。
<高周波過熱による熱流パルス>
4連の位相ループアンテナに、50ms程度の高周波パルス(プラズマへの入力4KW程度)を加え、プラズマの電子温度の増加に伴うと思われるターゲットの浮遊電位の著しい低下などが観測され、核融合実験炉におけるELMなどの熱パルスに伴う減少と同等の動的過程の研究の基礎が確立された。

Research Products

• [Publications] N.Ohno et al.: "Numerical Simnlation on Density Derendence of Plnsma Detachment in Simulated Gas Divertou Expemiments of the TPD-I Devicc" Contributions to Plasma Physicc. 36巻2/3号. 339-343 (1996)
• [Publications] N.Ezumi et al.: "Density Threshold for Plasma Detachiment in Gas Tanget" Journal of Nuelear Matouals. (予定).