Clarification on characteristics of the impurity transport in high-temperature plasmas by using a new tracer-encapsulated solid pellet

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17KK0121
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 田村 直樹 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80390631)
• Project Period (FY): 2018 – 2022
• Keywords: プラズマ・核融合 / 炉心プラズマ / 不純物輸送 / トレーサー内蔵固体ペレット / TESPEL

Outline of Annual Research Achievements

2022年度は、年度後半に再開されたドイツ・IPPのW7-Xでの実験に参加した（訪問の一部は別経費）。今回の実験では、1) プラズマ対向壁材料の一つとして考えられているタングステンの輸送特性解明のために、W7-Xプラズマへのタングステン封入TESPEL入射実験を重点的に実施した。封入されるタングステンの量を細かく調整した結果、W7-Xにおいてタングステン輸送研究を実施するのに適したタングステン量を見いだした他、W7-Xプラズマを放射崩壊により極めて短時間で消失させるのに適したタングステン量を見いだすことができた。2) 複数の不純物の輸送を同じプラズマで同時に推定する目的で、新たに開発した化合物不純物トレーサ－封入TESPELをW7-X向けに調整した結果、W7-Xで生成されたプラズマへの同TESPELの入射に成功した。などの成果を得ることができた。なお、スペイン・CiematのTJ-IIについては、渡航可能な時期に実験が行われなかったため、2022年度はCiematの訪問及びTJ-IIでの実験は断念した。

本研究課題実施中に、不純物トレーサーを極めて局所的に供給できる新型TESPELをドイツ・IPPのW7-Xとスペイン・CiematのTJ-IIに適用することは叶わなかったが、プラズマ周辺部に不純物を供給できるレーザー・ブローオフ（Laser Blow-Off: LBO）とプラズマ中心部に不純物を供給できるTESPELを組み合わせた実験がW7-Xで可能だったことにより、不純物供給位置が異なると、その後の不純物が取り得る分布パターンが異なるという、従来の研究では得られたことのない成果を得ることができた。この不純物分布パターンの差異は同パターンの形成メカニズムの空間構造が関与している可能性が高く、現在、新規取得データも含めて、LBOとTESPELの実験結果の比較を重点的に進めている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] エネルギー・環境・科学技術研究センター(スペイン) (2020)
  • Year and Date: 2020-02-29 – 2020-03-15
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: エネルギー・環境・科学技術研究センター
  • Co-investigator Overseas: Kieran J. McCarthy
  • Department: 国立核融合研究所
  • Job Title: 研究員
• [Int'l Joint Research] マックスプランク・プラズマ物理研究所(ドイツ) (2018)
  • Year and Date: 2018-05-25 – 2018-06-10 | 2018-07-072018-07-14 | 2018-07-212018-08-12 | 2018-09-012018-10-01 | 2019-03-022019-03-26 | 2019-09-102019-09-16 | 2020-02-152020-02-28 | 2022-06-082022-06-17 | 2022-09-032022-09-16 | 2023-01-212023-02-02
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: マックスプランク・プラズマ物理研究所
  • Co-investigator Overseas: Rainer Burhenn
  • Department: E5 ダイナミクスと輸送
  • Job Title: 上級研究員
• [Journal Article] Overview of the TJ-II stellarator research programme towards model validation in fusion plasmas (2022)
  • Author(s): C. Hidalgo, E. Ascasibar, D. Alegre, A. Alonso, J. Alonso, R. Anton, A. Baciero, J. Baldzuhn, J.M. Barcala, L. Barrera, E. Blanco, J. Botija, L. Bueno, S. Cabrera, A. de Castro, E. de la Cal, I. Calvo, A. Cappa, D. Carralero, R. Carrasco, B. Carreras, R. Castro, A. de Castro, L. Cebrian, ..., N. Tamura, et al.
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 62 Pages: 042025～042025
  • DOI: 10.1088/1741-4326/ac2ca1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Experimental confirmation of efficient island divertor operation and successful neoclassical transport optimization in Wendelstein 7-X (2022)
  • Author(s): Thomas Sunn Pedersen, I. Abramovic, P. Agostinetti, M. Agredano Torres, S. Akaslompolo, J. Alcuson Belloso, P. Aleynikov, K. Aleynikova, M. Alhashimi, A. Ali, N. Allen, A. Alonso, G. Anda, T. Andreeva, C. Angioni, A. Arkhipov, A. Arnold, W. Asad, E. Ascasibar, M.-H. Aumeunier, K. Avramidis, ..., N. Tamura, et al.
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 62 Pages: 042022～042022
  • DOI: 10.1088/1741-4326/ac2cf5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] New insights into cryogenic and TESPEL pellet physics in TJ-II (2022)
  • Author(s): D. Medina-Roque, I. Garcia-Cortes, K.J. McCarthy, N. Tamura, N. Panadero, E. Ascasibar, T. Estrada, J. Hernandez-Sanchez, A.S. Kozachek, M. Liniers, P. Medina, M.A. Ochando, J.L. de Pablos, I. Pastor, C. Toledo, B. van Milligen & TJ-II team
  • Organizer: 48th EPS Conference on Plasma Physics
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] Hollowing out pearls with watchmaker's tools
  • URL: https://euro-fusion.org/eurofusion-news/hollowing-out-pearls-with-watchmakers-tools/
• [Remarks] Tracer pellets
  • URL: https://www.ipp.mpg.de/5029547/tespel
• [Remarks] Impuritry Pellet Injector (TESPEL)
  • URL: https://www.ipp.mpg.de/4622349/TESPEL