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電磁場制御による核融合プラズマの内部輸送障壁形成手法の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 19K03792
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関京都大学

研究代表者

南 貴司  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (40260046)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード磁場閉じ込め核融合 / ヘリカル型装置 / Heliotron J装置 / トムソン散乱計測 / マルチパストムソン散乱計測 / 電子内部輸送障壁 / プラズマ制御 / プラズマ物理 / 磁場閉じ込め核融合炉 / プラズマ閉じ込め / 有理面 / 磁気島 / プラズマ速度空間分布 / 電子プラズマ熱輸送 / 電子内部輸送法壁 / 磁気島形成 / 閉じこめ改善 / 核融合エネルギー / 高温プラズマ計測 / 内部輸送障壁形成 / ヘリカルプラズマ / 電場遷移現象 / 非等方電子速度分布
研究開始時の研究の概要

本研究は核融合エネルギー実現に向けてヘリカル型磁場閉じ込め装置のプラズマ閉じ込め性能の向上を目指します。電磁場制御によりプラズマ中に閉じ込め性能の優れた領域、すなわち内部輸送障壁を形成するための手法を開拓します。そのために、これまでにない発想に基づくプラズマ計測装置、ダブルポケルスセル型マルチパストムソン散乱計測装置を開発し、超高精度プラズマ温度密度分布計測や非等方電子速度分布計測を目指します。

研究成果の概要

磁場閉じ込め核融合炉に必要な高性能プラズマを生成するためにプラズマの熱輸送を改善することが必要である。そのためにプラズマ中に内部輸送障壁を形成し、閉じ込め改善を行うことが研究をおこなった。
磁場構造とは独立に電場生成が可能なヘリカルプラズマの特性をいかして磁場構造変化から電場形成、そして内部輸送障壁形成と繋がっていくプラズマ構造形成のダイナミックな物理機構を解明し新しい発想であるダブルポケルスセル型のマルチパストムソン散乱計測装置(DPMP-TH)を開発することで電子の非等方な速度分布を計測し、電子速度分布がプラズマ輸送や障壁形成に与える影響を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人類共通のエネルギー問題解決、それに伴う持続可能な社会の創造、地球温暖化問題を始めとする地球環境問題の解決のために磁場閉じ込め核融合炉によるエネルギー生成の実現を目指した。そのために必要な高性能プラズマ生成を実現するためにプラズマの熱輸送を改善を目指した。本研究により得られた電子内部輸送障壁形成に対する知見は、この目標達成に資する成果と考えている。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Design of Compact Multi-Path Thomson Scattering Diagnostic with Signal Delay System in Heliotron J2020

    • 著者名/発表者名
      D.QIU, T.Minami, T.Nishide, M.Miyoshi, Y.Yamanaka, S.Kado, S.Ohshima, K.Nagasaki, H.Okada, S.Kobayashi, T.Mizuuchi, S.Konoshima, R.Yasuhara
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 15 号: 0 ページ: 2401044-2401044

    • DOI

      10.1585/pfr.15.2401044

    • NAID

      130007882172

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2020-07-15
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current status and plan of development of Nd:YAG laser Thomson scattering system in Heliotron J2020

    • 著者名/発表者名
      T.Minamia, D.Qiub, T.Nishideb, M.Miyoshib, Y.Yamanakab, N.Kenmochic, R.Yasuharad, C.Takahashia, S.Kobayashia, H.Okadaa, S.Kadoa, S.Ohshimaa, T.Mizuuchia and K.Nagasaki
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 15 号: 02 ページ: C02011-C02011

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/02/c02011

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Current Status and Plan of Development of Nd:YAG Laser Thomson Scattering System in Heliotron J2020

    • 著者名/発表者名
      T.Minami et al.
    • 雑誌名

      Journal of Instrmentation

      巻: 15

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Effect of magnetic field structure on electron internal transport barrier formation in Heliotron J2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Minami
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘリオトロン J における Nd:YAG レーザマルチパストムソン 散乱計測装置の性能向上2021

    • 著者名/発表者名
      篠塚凌我
    • 学会等名
      第38回プラズマ核融合学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Heliotron J における電子内部輸送障壁形成への電子サイクロ トロン波電流駆動の影響2021

    • 著者名/発表者名
      南貴司
    • 学会等名
      第38回プラズマ核融合学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Double Pockels Cells Multi-path Thomson Scattering System in Heliotron J based on Gauss Beam Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      D.Qiu, T.Minami, Y.Yamanaka, M.Miyoshi, R.Shinotsuka, M.Luo, S.Kado, N.Kenmochi, S.Ohshima, S.Kobayashi, H.Okada, S.Konoshima, T.Mizuuchi, K.Nagasaki
    • 学会等名
      AAPPS-DPP20202020 as e-conference 4th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Multi-path Nd:YAG Laser Thomson Scattering System in Heliotron J2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Minami, Dechan Qiu, Masahiro Miyoshi, Yuta Yamanaka, Naoki Kenmochi, Ryo Yasuhara, Chihiro Takahashi, Shinji Kobayashi, Hiroyuki Okada1, Shnichiro Kado, Shinsuke Ohshima, Tohru Mizuuchi, and Kazunobu Nagasaki
    • 学会等名
      Higt-Temperature Plasma Diagnostics Conference
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Double Pockels Cells Multi-path Thomson Scattering System in Heliotron J based on Gauss Beam Analysi2020

    • 著者名/発表者名
      D,Qiu, T,Minami, M,Miyoshi, Y,Yamanaka, S,Kado, N,Kenmochi, C,Takahashi, H,Okada, S,Ohshima, S,Kobayashi, S,Konoshima, T,Mizuuchi, M,Luo, K,Nagasaki
    • 学会等名
      日本物理学会 2020秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘリオトロンJにおける異なる磁場配位でのECHプラズマの実効電子熱拡散係数の比較Ⅱ2020

    • 著者名/発表者名
      山中雄太、南貴司、大島慎介、Dechuan Qiu、三好正博、篠塚凌我、南雲竜也、釼持尚輝、門信一郎、岡田浩之、小林進二、木島滋、水内亨、長﨑百伸
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘリオトロンJにおけるNd:YAGレーザトムソン散乱計測のためのイベントトリガシステムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      三好正博、南貴司、釼持尚輝、Dechuan Qiu、山中雄太、篠塚凌我、南雲竜也、高橋千尋、岡田浩之、門信一郎、大島慎介、小林進二、木島滋、水内亨、長﨑百伸
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘリオトロンJにおける計測精度向上のための Nd: YAGレーザーマルチパストムソン散乱計測装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      西出拓也
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会 30Ca10
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘリオトロンJにおけるNd:YAGレーザートムソン散乱計測を用いた電子蓄積エネルギーの磁場配位依存性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      三好正博
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会 30Ca11
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘリオトロンJにおける異なる磁場配位でのECHプラズマの実効電子熱拡散係数の比較2019

    • 著者名/発表者名
      山中雄太
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会 02P52
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Current Status and Plan of Development of Nd:YAG Laser Thomson Scattering System in Heliotron J2019

    • 著者名/発表者名
      南貴司
    • 学会等名
      19th Laser aided plasma diagnostics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of compact multi-path Thomson scattering diagnostics with signal delay system in Heliotron J2019

    • 著者名/発表者名
      邱德川
    • 学会等名
      The 28th International Toki Conference P1-12
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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