2022 Fiscal Year Research-status Report
重水素プラズマにおける核反応を利用した高エネルギー粒子計測法の確立
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20K15208
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
川本 靖子 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70824720)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | LHD / ドップラー拡がり / 可視分光 / He / NBI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉の運転を維持するためには、中性粒子ビーム入射(NBI)などの外部加熱や核反応によって生成される“高エネルギー粒子”による内部加熱が必要不可欠であり、その挙動を把握する必要がある。本研究では、重水素プラズマを対象として、“核反応を利用した高エネルギー粒子の計測手法”を新たに確立する。具体的には、重水素プラズマで発生する核反応生成物3HEから放出される発光スペクトルのドップラー拡がりを測定することで高エネルギー粒子の計測をする。核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHD(LARGE HELICAL DEVICE)重水素実験を利用して本手法の検証・開発を行う。高エネルギー粒子は、核融合プラズマのエネルギーバランスに大きな影響を及ぼすため、核融合炉の成立性に関わる重要な因子であり、その解析・実験的検証を行うことは、核融合炉の実現に対して大きな貢献となる。また、分光計測を利用したプラズマ診断に新たな可能性を提示することができる。
これまでにLHD実験におけるHEビームのドップラーシフト計測実験の実行可能性及び研究に対するプラズマパラメータの影響を調査することを目的とした検討を計算で示しており、当該年度では代表者が所属する核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDで22サイクル実験から実施されているHEビーム入射実験において本研究の模擬実験としてデータを収集した。入射したHEビームは核反応生成物である３HEよりエネルギーが小さいため、ドップラー拡がりは小さいが、荷電交換法を応用したFast-IonD-Alphaのシステムを用いた計測によってHeのビーム成分を観測することに成功した。これを基に、核反応によって得られるHEのドップラー成分を観測する可能性を模索する。
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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
当該年度中に行われたLHD重水素実験において、NBIを用いた高エネルギー粒子入射を行い、Heの計測を実施した。本計測では高エネルギー粒子由来のHeのS/Nが重要であるため、計測する分光器を追加し、データ量を増加させた。当該年度で得られた発光信号と、過去に収集した発光信号を合わせて蓄積した実験データに対して現在解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度及び2022年度に実施されたHeビームを用いて模擬した高エネルギーHe粒子のドップラー拡がり観測実験の結果を基に、本研究で着目している3Heのドップラー拡がり成分の観測に対する強度レベルの評価を行う。ただし、2023年度に産前・産後及び育児休業を取得するため、学会発表等の活動は研究期間を延長した上で2024年度に実施する。
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| Causes of Carryover |
出張費に関しては新型コロナによる制限からオンライン会議が多かった。また、実験設備に活用する予定であったが、使用予定の計測機器に不具合が生じ、実験期間終了後に機器の状態確認及び設計に時間を要したため、当該年度での使用が出来なかった。使用計画としては、延長が決まったＬＨＤ実験での使用を想定して、計測機器の不具合解消と実験設備に活用する。
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