2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H02336
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
居田 克巳 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00184599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉沼 幹朗 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (20323058)
小林 達哉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30733703)
徳沢 季彦 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90311208)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 乱流 / 磁気島 / ビーム放射分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合装置では外部から与えたトーラス型をした入れ子状の磁場の中にプラズマを生成・加熱し、高温高圧のプラズマをどのようにして維持するかが重要な課題となっている。この入れ子状の磁場は、プラズマ中に発生した電流の影響で変化し、そのトポロジーを変化させる。よく知られたトポロジー変化として、磁気島と呼ばれる三日月型のトポロジーを持つ磁気面が成長する場合や、さらに異なるモード数の磁気島が重なり合う為に磁気面が失われてしまう場合（ストキャスティック化）がある。特に、このストキャスティック化は、プラズマが突然消滅する電流崩壊という現象の原因となっており、核融合プラズマの維持において、極めて重要な課題である。
本年度は、この磁気島やストキャスティック領域が現れる場所に集中的にビーム放射分光の観測点を配置できるように２次元イメージファイバーを設置した。観測点は、入れ子状磁気面、磁気島、ストキャスティック領域のすべてをカバーしつつ、十分な空間分解能が得られるように、径方向の空間分解能を磁気島サイズ(10cm)より十分小さい2cmとし、観測点も256点に増やしたシステムを採用した。磁気島内部の乱流構造を明らかにするだけの空間分解能をもった光学系を実現する為に、コア径800ミクロンで本数256本のイメージファイバーを設計・制作を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁気島内部の乱流構造を明らかにするだけの空間分解能をもった光学系を実現する為に、コア径800ミクロンで本数256本のイメージファイバーを設計・制作を行いLHDに設置できる準備が整った。これは、当初の計画通りであり、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ビーム放射分光においては、プラズマに励起されたビームの発光の強度変化から密度揺動を計測するもので、ビームからの放射光を分光して、プラズマに励起された光のみを取り出す必要がある。既存のビーム放射分光においては、分光器を利用して分光を行っていたが、スリットの高さに限界があるので、チャンネル数が16と少ない。28年度は回転式大口径干渉フィルターを使った分光システムを設計・制作する。そして、多チャンネルアバランシェフォトダイオード(APD)と組み合わせて分光システムの調整・データ処理のソフト開発を行う。
29年度には計測を開始する。密度揺動計測はマイクロ波反射計とビーム放射分光で行う。ビーム放射分光は、長波長揺動しか計測できないが、２次元の観測ができる。一方、マイクロ波反射計は乱流輸送に寄与する短波長揺動を計測できるが、１次元の計測しかできない。このように、マイクロ波反射計とビーム放射分光は相補的な計測となっている。実験１年目は、計測装置の調整・チェック・解析手法の確立等予備的実験を行う。
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