| 研究概要 |
高温プラズマ密度制御および長時間にわたる定常維持にとって,プラズマ周辺部での粒子挙動,とりわけ水素原子の挙動が大きな役割を果たすことが認識され,その密度および速度分布関数の計測法の開発が進められてきた。
本研究は、レーザー螢光(LIF)法によりそれを明らかにする手法を開発することを目指して進めてきた研究であり,2年に亘る研究により,以下の成果を得た。
(1)高温プラズマ周辺部の水素原子密度計測に用いるのに,ArFレーザー光(波長193nm)及びその波長変換により得られる高出力紫外光を用いる種々の二光子励起レーザー蛍光法,すなわち,(a)205nm×2,(b)(193+219)nm,(c)(193+195)nmの三種の励起方式について,検出感度を理論及び実験的に最適な方式を評価した。
205nm光は,重水素ガスの中での第一ストークス光発生,205nm光は同第二ストークス光発生,195nm光は水素ガス中での回転ラマン光発生により得られる。
そのため,(a)および(b)は同時に利用可能であり,その場合に(c)の約10倍の信号強度があられ最適であるとの結果を得た。
(2)二酸化窒素ガスの滴定法で±20%の精度でシステムを較正した。高温プラズマ装置へ設置されたシステムでも同程度の較正精度を得る方法を考案することが今後の課題である。
(3)レーザーをレンズで絞った場合のレーザービームに沿う蛍光を測定することにより,ビームサイズの評価を行った。その結果,上記LIF法を高温プラズマ周辺部での水素原子測定に適用する場合の信号強度の評価の精度が上がった。
(4)以上の方法をJTM-2Mトカマクに適用した場合の観測系を想定し,得られるN比について詳しい評価を行い,SN比のプラズマ領域内でのマッピングを行った。
(5)別途にJT-60Uで行った水素原子挙動解析により、本研究代表者らが開発した解析手法を用いることにより,拡散計数及び粒子閉じ込め時間に関して各運動モードでの詳しいデータベースが得られた。
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