2022 Fiscal Year Final Research Report

Verification of the robustness of methods to prevent impurity accumulation using a compound-tracer encapsulated solid pellet

Research Project

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Project/Area Number	19H01881
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research Institution	National Institute for Fusion Science
Principal Investigator	Tamura Naoki 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80390631)
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) 鈴木千尋核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30321615) 舟場久芳核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40300727) 向井清史核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (90632266)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	プラズマ・核融合 / 炉心プラズマ / 不純物輸送 / 不純物蓄積 / トレーサー内蔵固体ペレット / TESPEL
Outline of Final Research Achievements	This research project aims to experimentally clarify the critical physical parameters in a scheme that avoids the accumulation of impurities in magnetically confined high-temperature plasmas. We have developed a new tracer-encapsulated solid pellet (TESPEL) containing low-Z and high-Z impurities. We have established a charge exchange spectroscopy (CXS) diagnostic, which is necessary for observing the behavior of low-Z impurities injected by such a TESPEL. As avoidance schemes for impurity accumulation, we selected electron cyclotron heating (ECH) and ion cyclotron heating (ICH) and examined their effects in plasmas with different electron densities. As a result, it was found that ICH is also effective as an avoidance scheme for impurity accumulation. Still, the impact of ECH is found to be particularly significant, rather than the impact of ICH.
Free Research Field	プラズマ物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で得られた成果として、まず、磁場閉じ込め高温プラズマ中の低Z不純物と高Z不純物の挙動を同時に測定することができる複合トレーサー内蔵ペレットの開発に成功したことは、本研究課題のみならず、原子分子物理といった様々な研究課題に活用することが可能であることから、その学術的意義は高いと考えられる。また、磁場閉じ込め高温プラズマにおける不純物蓄積回避スキームに関する知見が本研究により拡充されたことは、今後同スキームの物理機構解明に繋がるため、学術的意義は高い。さらに、そのことは同スキームの最適化、ひいては将来の核融合炉の効率化に繋がるため、社会的意義も高いと言える。