トレーサー内蔵ペレットを用いたプラズマ粒子輸送の新高精度計測

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480109
• Research Institution: Natiomal Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 須藤 滋 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50142302)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 哲 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50183033) ; 近藤 克己 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 教授 (30026314) ; 松岡 啓介 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70023736)
• Keywords: 粒子輸送計測 / 計測ペレット / トレーサー粒子 / LHDプラズマ / TESPEL / 粒子拡散係数

Research Abstract

トレーサー内蔵固体ペレット(TESPEL)を用いることによって、大型ヘリカル装置(LHD)における不純物の粒子輸送特性を定量的に評価することを目的として実験を行った。CHS装置では実績のある局所的粒子輸送係数の導出を目的とした可視域における荷電交換分光(CXRS)計測についてはLHDでは有意なデータを得ることが出来なかったが、その原因の解明を行い、今後の実験において高い信号強度が得られると期待される不純物粒子種についての検討を行った。その結果、LHDにおける典型的な放電条件では、最適不純物粒子種はフッ素F、マグネシウムMg、及びアルミニウムAlが適当であることを示した。並行して、金属であるチタニウム(Ti)不純物をトレーサーとしたTESPEL入射実験を行い、チタンイオンからの線スペクトルK_α線を空間的に3コード(線積分値)、真空紫外域の線スペクトルを1コード、それぞれ20-50msの時間分解能で計測した。この観測結果と一次元不純物輸送コードMISTを使った計算結果とを比較することによって、ファクター2以内の精度で粒子輸送係数を得た。この手法によりLHDにおける不純物粒子輸送特性の密度依存性などについて定量的な評価を行うことができた。これらの成果により、高精度輸送計測手法の基礎を確立することができたと言える。今後の本計測手法における観測点の増加、時間分解能及びS/N比の向上によって局所的粒子輸送係数の導出まで十分期待できるものであり、磁場閉じ込め型核融合炉方式においてますます重要となっている粒子輸送の物理機構解明に大きく貢献することが期待される。

Research Products

• [Publications] S.Sudo, N.Tamura, K.Khlopenkov, et al.: "Particle transport diagnostics on CHS and LHD with tracer-encapsulated solid pellet injection"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44巻. 129-135 (2002)
• [Publications] V.Yu.Sergeev, R.K.Janev, M.J.Rakovic, S.Zou, N.Tamura, K.V.Khlopenkov, S.Sudo: "Optimization of CXRS TESPEL diagnostics on LHD in the visible spectral range"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44巻. 277-392 (2002)