高周波波動およびマイクロ波反射計を用いた高波数TAE計測模擬実験

• 研究課題/領域番号: 17044002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 江尻 晶 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (30249966)
• 研究分担者: 高瀬 雄一 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70292828)
• 研究期間 (年度): 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: 高周波 / TAE / マイクロ波反射計 / イメージング光学系 / キルヒホッフ積分 / 回折効果

研究概要

本研究の目的は、高電力高周波をプラズマに入射し、TAEを模擬する密度振動をプラズマ中に発生させ、それを反射計で測定することである。反射計は揺動に対して、非常に鋭敏であるため、目的の性能を発揮するためには、揺動による回折効果の評価と抑制が必要である。そこで、キルヒホッフ積分を用いた波動計算をおこない、イメージング光学系の設計の最適化を行った。また、さまざまな波数・振幅の揺動に対して位相応答を計算し、測定限界を予測した。設計に基づき、光学系を製作し、さらに、マイクロ波部品を組み立てて、システム全体を完成させた。製作した反射計の焦点面付近の入射ビーム分布は、波動計算と一致し、意図したとおりの光学系が実現できたことを確認した。今年度後半に高周波アンテナの改造、高周波源の調整、伝送系・整合器の整備が終了し、100kW以上の電力をプラズマに入射できるようになった。高周波(21MHz、約100kW)入射時に反射計から26.5GHzのマイクロ波を入射し、反射波の位相を測定したところ、高周波ピックアップによるノイズが大部分であり、信号はノイズの数分の一程度であることがわかった。測定された位相変動から密度揺動、高周波電場の振幅を評価した結果、高周波による電場振幅の上限は1kV/m程度であることがわかった。この値は簡単なオーダー評価による予測と矛盾しない。現在、ピックアップノイズに対する対策を行い、次回の実験の準備を行っている。