モジュレーション荷電交換分光法によるイオン温度スケール長と電場シアーの計測

• 研究課題/領域番号: 17044010
• 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: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 坂本 宜照 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究職 (30354583)
• 研究分担者: 居田 克巳 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (00184599) ; 小出 芳彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (70354595) ; 吉沼 幹朗 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20323058)
• 研究期間 (年度): 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
• キーワード: 荷電交換分光 / イオン温度 / 回転速度 / 勾配計測 / モジュレーション法 / ピエゾ素子 / 燃焼プラズマ

研究概要

荷電交換分光はプラズマのイオン温度分布、回転速度分布を求める一般的な計測法である。計測した空間分布からイオン温度勾配、回転速度勾配を求めているが、勾配測定の精度は各点の温度、回転速度のエラーバーで決定されるため、精度良く勾配を算出するのは難しい。そこで本研究の目的は、精度の高いイオン温度勾配と回転速度勾配の計測法を開発することである。
具体的には、荷電交換分光の観測位置を微少量かつ高速でスキャンすることにより、イオン温度勾配と回転速度勾配を計測する。同一の光学系でスキャンを行なう為に、個体差からくる誤差が生じないだけではなく、観測位置をサインカーブで周期的にスキャンし、その周波数成分をモジュレーション法で取り出すことにより、精度の高い勾配計測ができる。ハードウエアーとしては、ピエゾ素子による観測位置スキャン装置の開発が重要なポイントとなり、ソフトウエアーの観点からは、モジュレーションを利用した温度、速度勾配の算出法の開発がポイントとなる。今年度の成果は以下の通りである。
1.モジュレーション荷電交換分光システム用のピエゾスキャン付きの光学系の設計・製作を行った。バックグラウンド光と荷電交換光を分離するための、ビームを見込む視線とビームを見込まない視線の2系統の光学系を取付けた観測ポートをJT-60Uに設置した。ピエゾ素子で対物レンズを微小量(±0.25mm)移動させることにより、プラズマ上の観測位置の高速スキャンを行ない、観測位置を微小量(±30mm)変化させることが可能である。周波数の上限は50Hz程度であることが分かった。
2.空間スキャンによるモジュレーションを利用した温度、速度勾配の算出法の検討を行い、解析プログラムを開発した。
3.実際のJT-60プラズマにて測定を開始し初期データ取得を開始したところである。