核融合炉で用いる電磁計測機器の開発研究

• 研究課題/領域番号: 09780471
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 榊原 悟 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部(プラズマ制御研究系), 助手 (90280594)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 1998年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1997年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 電磁計測 / 磁気プローブ / セラミック積層 / MHD平衡 / MHD安定性 / プラズマ制御

研究概要

磁場閉じこめ型核融合装置において、電磁計測はプラズマエネルギー計測をはじめとするプラズマ特性の理解、およびプラズマの形状、位置などの配位制御の観点から非常に重要な役割を担っている。これらの機器に対して、将来の核融合炉および近年の装置の大型化、定常運転、加熱装置の出力増加に伴うプラズマパラメータの上昇等の理由から、機器の更なる耐熱性、耐久性の向上が要求されている。本研究は、耐熱性、耐久性に優れ、小型軽量である新しいタイプの磁気プローブを開発することが目的である。平成9年度は、磁気プローブの製作法を確立するために、材料の選定および制作手法について検討を行い、セラミック板上への金属膜積層技術、異なる熱膨張下でのデラミネーション評価、内部構造の精度、熱サイクルや衝撃に対する耐久性、加工性、輻射による損傷、真空対応性(アウトガス)などについて調べ、問題点の確認および製作手法の最適化を行った。平成10年度は本手法をさらに拡張し、3軸タイプのプローブを開発した。これは一つのプローブ内に3つのコイルパターンを形成することにより、同時に3方向の磁場を計測できるものあり、これまで製作されたプローブの中で最も小型、軽量のプローブとなる。健全性についてはヘルムホルツコイルを用いて、巻き精度について調べた結果、各コイルの直角性(一軸磁場に対して直交するコイルがその磁場を拾う割合として評価)は1%以内であり、十分低いことが確認された。また周波数応答に関してはどのコイルも500kHz以上であり、プラズマの揺動計測にも十分利用できることを確認した。プローブ本体の機械的性能については平成9年度に試験済みであり、1000度以上の熱サイクル試験においてその健全性を確認したが、ケーブル接続用ピンの固定法としてロウ付法を用いねばならず、耐熱温度が900度に制限される結果となり今後に課題を残したものの、従来のプローブの使用限界温度(約500度)を遥かに上回る過酷な環境下での使用を可能にした本研究の意義は大きい。