トレーサー内蔵ペレットによる不純物輸送計測及びプラズマ制御法開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360415
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 須藤 滋 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50142302)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 直樹 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80390631) ; 武藤 貞嗣 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40260054) ; 鈴木 千尋 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30321615)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: プラズマ・核融合 / 不純物輸送 / 計測ペレット

Research Abstract

TESPELはトレーサーをプラズマの局所に注入できるという大きな特長がある。平成２５年度においてはトレーサー粒子の注入位置を今までよりも浅くする目的で外径を従来の約0.7mmから約0.6mmに小さくし、なおかつ厚さが0.075mmのポリスチレンシェル構造にし、トレーサーを封入して実験を行った。その時の各トレーサー粒子からのKa線をX線PHA計測器で観測した結果、従来のトレーサー注入位置であるr/a =0.7からr/a =0.85へとより浅い注入が実現した。その結果、r/a =0.85のトレーサー注入位置でも密度が高い時（衝突周波数がPfirsch Schlueter (PS) 領域）ではトレーサー粒子がr/a=0.7の時と同様に長時間維持されることがわかった。一方、プラズマ外に不純物源があるケースをモニターするために、Arのガスパフ（SSGP）を行って模擬しており、PS領域ではArのKa線が観測されないことから、プラズマ周辺部で外部不純物の遮蔽効果が存在することがわかっている。ここで、その不純物がプラズマ周辺部のどの程度の位置まで侵入してきているのかを新たに調べた。ArのKa線は主としてHe-likeイオンに起因するが、それより低電離のLi-likeイオンやBe-likeイオンからの発光線を観測することでどこまでAr粒子が侵入しているかを推定できる。それらの発光線の観測結果とSTRAHLコードによる計算との比較を行い、プラトー領域ではArがプラズマのコア部に侵入しているのに対して、PS領域ではr/a=0.9までしか侵入していないことが分かった。PS領域においては不純物源の位置によって不純物の振る舞いが大きく異なるわけであるが、その不純物源の位置を分ける境界層はほぼr/a =0.9の近傍となることが分かった。また、不純物からの放射光強度データの蓄積も進んだ。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Plasma Diagnostics with Tracer-Encapsulated Solid Pellet (2014)
  • Author(s): Shigeru SUDO, Naoki TAMURA, Sadatsugu MUTO, Tetsuo OZAKI, Chihiro SUZUKI1, Hisamichi FUNABA, Izumi MURAKAMI, Daiji KATO, Shigeru INAGAKI, Katsumi IDA
  • Journal Title: J. Plasma Fusion Res. Volume: 9 Pages: 1402039, 1-11
  • DOI: 10.1585/pfr.9.1402039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impurity transport study with TESPEL injection and simulation (2013)
  • Author(s): S. Sudo, N. Tamura, H. Funaba, S. Muto, C. Suzuki and I. Murakami
  • Journal Title: J. Plasma Fusion Res Volume: 8 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402059
• [Journal Article] Transport characteristics of tracer and intrinsic impurities depending on the density of LHD plasmas (2013)
  • Author(s): S. Sudo, N. Tamura, S. Muto, H. Funaba, C. Suzuki, A. Murakami, I. Murakami, Y. Yoshimura and the LHD Experiment Group
  • Journal Title: Plasma Phys. Control. Fusion Volume: 55 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1088/0741-3335/55/9/095014
• [Journal Article] Extreme ultraviolet spectra from highly charged gadolinium and neodymium ions in the Large Helical Device and laser produced plasmas (2013)
  • Author(s): C. Suzuki, F. Koike, I. Murakami, N. Tamura, S. Sudo, C. O'Gorman, B. Li, C. S. Harte, T. Donnelly and G O'Sullivan
  • Journal Title: Phys. Scr Volume: T156 Pages: 1-3
  • DOI: 10.1088/0031-8949/2013/T156/014078
• [Presentation] 3種類のTESPEL構造を用いた不純物輸送研究 (2014)
  • Author(s): 須藤 滋
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 20140327-20140327
• [Presentation] トレーサー内蔵ペレットを用いたプラズマ計測 (2013)
  • Author(s): 須藤 滋
  • Organizer: プラズマ・核融合学会会第30回年会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 20131205-20131205
  • Invited
• [Presentation] Impurity transport characteristics of the high density LHD plasmas (2013)
  • Author(s): Shigeru Sudo
  • Organizer: 40th EPS Conference on Plasma Physics
  • Place of Presentation: Espoo, Finland
  • Year and Date: 20130704-20130704
• [Presentation] Observations of EUV Spectra from Highly Charged Heavy Ions in Optically Thin Plasmas for Benchmarking of Models (2013)
  • Author(s): C. Suzuki, F. Koike, I. Murakami, N. Tamura, S. Sudo, T. Higashiguchi and G. O'Sullivan
  • Organizer: 2013 International Workshop on EUV and Soft X-Ray Sources
  • Place of Presentation: Dublin, Ireland
  • Year and Date: 2013-11-05
• [Presentation] EUV spectroscopy of highly charged high Z ions in the Large Helical Device plasmas (2013)
  • Author(s): C. Suzuki, F. Koike, I. Murakami, N. Tamura, S. Sudo, H. A. Sakaue, N. Nakamura, S. Morita, M. Goto, D. Kato, T. Nakano, T. Higashiguchi, C. S. Harte and G. O'Sullivan
  • Organizer: 11th International Colloquium on Atomic Spectra and Oscillator Strengths for Astrophysical and Laboratory Plasmas
  • Place of Presentation: Mons, Belgium
  • Year and Date: 2013-08-08
  • Invited
• [Presentation] TESPEL diagnostics for magnetically confined plasmas (2013)
  • Author(s): Sudo Shigeru
  • Organizer: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: Makuhari, Japan
  • Year and Date: 2013-07-12