2005 Fiscal Year Annual Research Report
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16082208
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
森下 一男 (川端 一男) 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60109353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 謙治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50260047)
秋山 毅志 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80370138)
岡島 茂樹 中部大学, 工学部, 教授 (90113084)
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| Keywords | 核燃焼プラズマ / レーザー計測 / 干渉計測 / 偏光計測 / 電流分布 / 電子密度分布 |
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| Research Abstract |
核燃焼プラズマの自立性を確保するためには、核反応率に密接に関係する密度分布と、プラズマの閉じ込め特性及びアルファー粒子の閉じ込めに密接に関係する内部磁場分布の制御が重要である。本研究計画では、これらのプラズマパラメータの計測法としてレーザーの干渉・偏光計測法の開発を進めている。今年度に得られた主要研究結果を以下に示す。
1)ITER等の次期核融合実験装置の内部磁場分布を計測するために、最適なレーザー波長と考えれる40-100μmの波長領域において、これまでに得られた57.2μmと47.6μmの2本の高出力レーザー発振線の発振特性に関して新しい知見が得られた。励起用CO2レーザーと直交した偏光成分を持つ57.2μm線は単一のレーザー発振線であるのに対して、平行方向には47.6μmの他に54μmと85μmの新しい発振線が発見された。この新しい発振線は共振器圧力の調整によって発振を抑える事が出来、計測上問題が無い事が判った。
2)干渉・偏光計測器を構築するために必要なレーザビーム分配器、合成器等の光学部品の開発、試験を進めた。新しく光学定数計測システムを確立し、短波長領域で使用可能な光学素子として、結晶水晶、CVDダイヤモンド、高抵抗シリコン基板を選定し、各々の光学定数を正確に計測し光学設計に必要な情報を得ることが出来た。
3)これまでの検討により、ITERでの偏光計測には光弾性変調器を使用した方式が適していることが分かったが、10μm以上の波長域での光弾性変調器はこれまで無かった。そこで、光弾性素子材料等の最適化を行い、57/48μmで透過特性の良い高抵抗シリコンを素子とする、新たな光弾性変調器を開発・試作した。現在、透過率や変調効率等の性能評価を進めている。また、ITERでの密度分布計測で計画されているCotton-Mouton偏光計測の検証実験を、核融合研のCHSにて行った。その結果、限定的な条件では数値計算値と合致する計測結果が得られたが、完全な除去が難しい素子間の多重反射光が大きな誤差要因となることや、プラズマの周辺領域では計算値との差が大きい等、問題があることを明らかにした。これより、Cotton-Mouton偏光計測を用いなくてよい、57/48μmレーザー干渉偏光計の方が有利であることが分かった。
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