ダイバータの最適化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11210205
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 大薮 修義 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60203949)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 肇 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20260044) ; 増崎 貴 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80280593) ; 中村 幸男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (40136560) ; 舟場 久芳 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (40300727) ; 森崎 友宏 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (60280591)
• Keywords: ステラレータ / 磁気閉じ込め / ダイバータ / プラズマ / 排気 / メンブレーン / トロイダル閉じ込め装置

Research Abstract

ダイバータ最適化の研究の一環として以下の2課題について鋭意研究を行っている.
1.ヘリオトロン型装置におけるダイバター特性の研究
(1)LHDにおける研究:ダイバータ板に設置したプローブによってヘリオトロン型装置ダイバータ特有の磁力線構造(ヒゲ構造でスプリットしたダイバータ層)を確認した.最外殻およびダイバータ板での密度は、閉じ込め部の平均密度のそれどれ1/2、1/20である.またダイバータ板での温度は、密度とともに減少し30-10eV程度である.ダイバータ配位は、リミター配位に比べて閉じ込め部での不純物の蓄積を防いでいる.
(2)Uragan-3Mにおける研究:ダイバータの粒子束に関して上下対称性が大きくくずれることを観測した.この上下対称性のくずれは、ヘリオトロンEでは、更に強く、LHDでは、それほど大きくない.この非対称性は、磁場を逆転すると逆になり、イオンの∇Bドリフト運動によって説明できると考えられる。
2.高効率水素排気装置の開発
(1)試験用メンブレーンパネルのLHDへの導入:メンブレンパネルをLHD装置に導入してプラズマ放電下での荷電交換した水素原子の排気をテストした.詳しいデータの解析は、今後行う予定である.
(2)メンブレーンが超透過の機能を有するためには,酸素層(1モノレーヤ)が重要な役割を果たしている.高エネルギー粒子(>50eV)がメンブレーンに入射したとき、酸素層がスパッターされて超透過の機能が低下する.そこで酸素をメンブレーンにしみこませると機能回復に役立つがより完全に超透過を維持する方策を見出した。メンブレーン表面のカーバイト層(NbC)を取り除くと表面の酸素の偏析率が飛躍的に高まることがわかり、それ故スパータリングの影響を小さくできる.これは、メンブレーン排気を核融合装置に適用するときには重要な知見である.

Research Products

• [Publications] Y.Nakamura: "Nb Interaction with Hydrogen Plasma"Journal of Applied Physics. 69.1. 760-766 (2001)
• [Publications] N.Ohyabu: "Island Dynamics in the Large Helical Device Plasmas"Physical Review Letter. 88.5. 055005-1-055005-4 (2002)
• [Publications] S.Masuzaki: "Review of initial experimental results of PSI studies in LHD"Journal of Nuclear Material. 290-293. 12-18 (2001)
• [Publications] V.Chechekin: "Main divertor flows in Heliotron-E : their distribution and dependence on NBI and ECH"Nuclear Fusion. 40. 785-797 (2000)
• [Publications] Y.Nakamura: "Particle balance in NBI heated long pulse discharges on LHD"Journal of Nuclear Material. 290-293. 1040-1044 (2001)
• [Publications] N.Ohyabu: "Thermal transport barrier in heliotron-type devices (LHD and CHS)"Physics of Plasmas. 7. 1802-1808 (2000)