| 研究分担者 |
T.C. JERNIGA オークリッジ国立研究所, ATFプロジェクト, マネージャー
T.S. BIGELOW オークリッジ国立研究所, 核融合エネルギー部, 研究員
M.J. SALTMAR オークリッジ国立研究所, 核融合エネルギー部, 副部長
J.F. LYON オークリッジ国立研究所, ステラレータ計画, コーディネーター
大引 徳弘 (大引 得弘) 京都大学ヘリオトロン核融合研究センター, センター長 (60026060)
M. MURAKAMI オークリッジ国立研究所, ATF実験, コーディネーター
吉 瀚涛 (吉 瀚濤) 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (30234298)
久保 伸 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80170025)
山田 弘司 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20200735)
山崎 耕造 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50115648)
大薮 修義 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60203949)
岡村 昇一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60115540)
佐藤 元泰 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60115855)
松岡 啓介 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70023736)
藤原 正已 (藤原 正巳) 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授研究総主幹 (10023722)
飯吉 厚夫 核融合科学研究所, 所長 (70026178)
JI Han Tao NIFS, Department of LHD Project
BEGELOW T.S. Fusion Energy Division, ORNL
MURAKAMI M. Fusion Energy Division, ORNL
SALTMARSH M.J. Fusion Energy Division, ORNL
LYON J.F. Fusion Energy Division, ORNL
JERNIGAN T.C. Fusion Energy Division, ORNL
JERNIGAN T.C オークリッジ国立研究所, ATF, プロジェクトマネージ
SALTMARSH M. オークリッジ国立研究所, 核融合エネルギ部, 副部長
LYON J.F. オークリッジ国立研究所, ステラレータ計画, コーディネーター
MURAKAM M. オークリッジ国立研究所, ATF実験, コーディネーター
本島 修 核融合科学研究所, 教授 (60109056)
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| 研究概要 |
ヘリカル型ATF装置による無電流定常プラズマの生成と閉じ込め実験を目的とする,米国オークリッジ国立研究所との共同研究では,ATF装置を磁場0.4〜0.7Tで運転し,これに35.5GHzあるいは53GHzのジャイラトロンから100〜200kWのマイクロ波加熱電力を印加し,2〜3倍の高調波を用いた電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH)により,密度が(2〜15)×10^<12>/cm^3,電子温度が200〜600eVの高温プラズマの長時間保持実験を行い,ヘリカル型定常核融合炉の実現に必要な,プラズマの閉じ込め,安定性,粒子制御,プラズマ-壁相互作用等に関する基礎的実験データベースを得ることを目指した。平成3年度は,日本側による35GHzマイクロ波伝送路部品の製作と提供,及び,ATF実験への研究者の派遣(2名と,日米協力事業の費用により更に2名)を行った。平成4年度には1名の研究者を派遣し,2名の研究者を招聘して,共同実験に区切りをつけるとともに,ヘリカルプラズマに関する実験結果の共通のデータベース構築を初めとする研究協力へと発展させた。
ATF装置は平成3年5月30日の実験中にヘリカルコイル接続部の絶縁破壊が発生し,その後,応急修理が行われたが,修理部分に水冷が施されていないため,以後の実験に運転上の制約があった。そのため,第2高調波ECHでプラズマを生成し,その後,磁場強度を第3高調波相当にランプダウンして,放電パルスを延ばす方式を提案,予備試験を実施した。2系統あるいはマイクロ波伝送システムのうち,1系統を35GHz用に切り替えたあと,まず短パルス放電を用いて,プラズマの密度を変えたときの蓄積エネルギーとジャイロボーム則との関係を調べる,及び,53GHz第2高調波ECHで中心加熱されたプラズマに35GHz周辺加熱を行い,その効果を磁気面の縦長度を変えて調べる物理実験を提案・実施した。35GHz第2高調波ECHにより(磁場強度0.63T)プラズマを生成した。連続6秒間の放電を維持した時のプラズマパラメーターは,線平均密度2×10^<12>/cm^3,蓄積エネルギー500J,電子温度700eVであった。不純物に関しては,時間とともに蓄積される兆候は認められなかった。最終的には,これまでのATFでの最長プラズマ保持と同等の20秒を達成することができ,プラズマの長時間保持制御技術の確立という点で目途がついた。
ATF装置はその後1年近くをかけて本格的修理が行われた。このように,計画当初予定していた長時間定常プラズマ生成実験は,途中までは成果をあげたものの,最終目標を計画年度内に完了できないことになった。平成4年度は,データ解析と計測計画について協力した。まず,1名が渡米して,データ解析,計測計画(較X線計測)に協力するとともに,ATF計画の現状と今後の存究計画を調査した。DOE(米国エネルギー省)から認められた運転再開予算は充分なものではなく,このまま順調に推移しても,実際のプラズマ実験再開は平成6年4月になるとの見通しが示された。いずれにしても,目的とする定常保持実験(例えば1時間)の実施が強く望まれる。データ解析については,核融合研の計算機システムの更新整備に伴い可能となった,計算機ネットワーク上のヘリカルプラズマデータベースの構築作業を進めた。
実験を担当したムラカミ博士を招聘し,日本側の協力者と意見を交換することにより,今回の実験協力に区切りをつけた。他方,今後の協力関係の維持については,まだ不確定なことが多くあることが分ったので,先方のステラレーター計画コーディネータとして,ATF実験再開プログラムを策定しているライアン博士を招聘し,将来の研究協力のための打ち合せを行った。その結果,目的の実験を平成6年度に行うだけでなく,その研究目的のため,核融合研のCHS実験・LHD計画を含めた全体的協力関係へと発展させることで合意した。内容は,(1)定常加熱のためのICRF技術,(2)高電力ECH加熱運転,(3)定常ダイバータの開発,(4)遠隔地からのネットワークを介した実験参加,(5)定常ヘリカル炉の設計とその最適化研究,である。
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