移動表面式プラズマ対向機器による粒子制御の原理検証実験

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680574
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 廣岡 慶彦 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 助教授 (60311213)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 雅弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029287) ; 大野 哲靖 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60203890) ; 高村 秀一 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40023254) ; 大塚 裕介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70294048) ; 上田 良夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30193816)
• Keywords: 磁気閉じ込め核融合炉 / プラズマー壁相互作用 / プラズマ対向機器 / 壁リサイクリング

Research Abstract

定常運転核融合炉に於けるプラズマー壁相互作用の問題点には、次のようなものがあげられる(1)閉じ込めロス粒子の排気・粒子制御,(2)不純物・ヘリウム灰の連続除去,(3)プラズマ対向機器表面材料のエロージョン,(4)上記エロージョン材料の再付着に伴うトリチウムの蓄積,(5)高熱流束の除去。現行のプラズマ閉じ込め実験でこれらが問題にならないのは、プラズマ放電時間が非常に短いためである。ところが、将来の発電炉では当然定常運転を目指すことになり上記の問題点を解決するべく先行研究が必要になる。本研究では、これらの問題点を解決するためのプラズマ対向機器の新概念である「移動表面式プラズマ対向機器(MS-PFC)」を実証し上記問題点の解決を目指すことを目的とする。
平成13年度には回転ドラムを擁するMS-PFCのテストユニットを建設し、名古屋大学の定常プラズマ源(水平配置)/NAGDIS-Iを用いて水素プラズマ照射実験を行った。また、この回転ドラムに連続的なチタン蒸着を行いプラズマ粒子のリサイクリング率を定常状態で1より小(〜95%)に制御するという画期的なデータが得られMS-PFC概念の原理検証に成功した。平成14年度は、実機応用を念頭においてゲッター材をリチウムに切り替え同様のリサイクリング実験を行い、同様な粒子制御能力(リサイクリング率〜88%)を実証した。
平成15年度には、この壁新概念の検証実験を更に発展させるためテストユニットを水平・垂直可変型に改造し、先ず、垂直配置を用いて静止液体金属とプラズマとの相互作用を研究し、その後、水平配置を用いて流動液体金属への研究に移行して行く予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Hirooka et al.: "Proof-of-principle experiments on the concept of moving-surface plasma-facinq-components"Fusion Engineering and Design. 56(印刷中). (2003)
• [Publications] Y.Hirooka et al.: "Moving-surface plasma-facing components for steady-state particle control inmagnetic fusion devices"Fusion Technologies. (印刷中). (2003)