2015 Fiscal Year Research-status Report
ITER周辺プラズマの診断のための低電離タングステンスペクトルと不純物輸送の研究
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26800282
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
大石 鉄太郎 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80442523)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 不純物輸送 / 低価数タングステン / 真空紫外分光 / ITER / 周辺プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDに金属タングステンの小片をペレットとして入射し，ペレット溶発時に放射されるタングステンイオンの発光を計測したデータを解析した．タングステンイオンの発光は3m直入射分光器によって計測されており，平成27年度は495-1475オングストロームの波長領域における真空紫外スペクトルの波長同定を行った．ペレット入射直後にプラズマの温度が下がった時に3価から6価にわたる多数の線スペクトルが観測された．特に5価タングステンイオンの605.926(5d-6p), 639.683(5d-6p), 677.722(5d-6p), 1168.151(6s-6p), 1467.959(6s-6p)オングストロームにピークを持つ線スペクトルは強度が大きく他の不純物線スペクトルから独立しているため，プラズマ対向材料としてタングステンを用いるITERやその他の実験装置において低価数タングステンイオンの分光計測を行う上で有用な線スペクトルであることが明らかになった．これらの線スペクトルを用いた5価タングステンイオンの空間分布計測も進展中である．639.683オングストロームの線スペクトルを計測した初期的な結果からは，5価タングステンイオンはLHD周辺部の統計的磁場領域を総称するエルゴディック層に局在しており，分布が上下非対称となることがわかった．スペクトルのドップラー拡がりから求めたイオン温度は100eV前後の値をとり，エルゴディック層の電子温度と同等の値であるが5価タングステンイオンのイオン化ポテンシャル65eVより若干高く，ペレット入射に伴う過渡的な輸送現象の影響を示唆している．
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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
高温プラズマへのタングステン不純物導入，真空紫外分光によるタングステンイオン発光の計測と波長同定，計測に有用な低価数タングステン線スペクトルの抽出，低価数タングステンイオンの空間分布およびイオン温度計測と，研究の各段階において当初期待していた通り成果が出ているため，おおむね順調に進展していると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
真空紫外領域の全タングステンスペクトルと一部のスペクトル発光強度空間分布の計測結果を用いて，低価数タングステンイオンからの放射損失量を解析する．申請者の研究グループでは，60.9オングストロームにピークを持つ44価の高価数タングステンイオンのスペクトル線を極端紫外分光で計測して放射量を同定し，平均イオンモデルなどの数値モデルを用いてタングステン全放射量を推定してきた．今後さらに低価数タングステンイオンの放射量をモデルに取り込み，タングステンイオンからの全放射量推定の精度を向上させる．
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| Causes of Carryover |
当初の予定よりも現有設備を有効活用できたため，物品費支出が少なくなり次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度には，今年度までに同定されたスペクトルをより明るく観測するために光学系を最適化し，検出効率の向上を図る．紫外光用アルミ凸面ミラーなどの光学機器購入費，複数種の炭素樹脂を母材としたペレットの制作費，ガスケット他真空部品とケーブル・コネクタ他電子部品の購入費を物品費として計画している．研究成果は国際学会および国内学会で発表し，論文化する．
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[Presentation] Observation of Up-Down Asymmetry in Impurity Line Emissions from the Ergodic Layer of Large Helical Device2015
Author(s)
T. Oishi, S. Morita, S. Dai, M. Kobayashi, G. Kawamura, X. L. Huang, H. M. Zhang, Y. Liu, M. Goto and LHD Experiment group
Organizer
The 10th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association (APFA2015)
Place of Presentation
Narayani Heights, Gandhinagar, India
Year and Date
2015-12-14 – 2015-12-18
Int'l Joint Research
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