| 研究課題/領域番号 |
21K03518
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
東條 寛 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員 (80549212)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | トムソン散乱計測 / 偏光 / 電子温度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
厳しい放射線環境を伴う燃焼プラズマに適応できる新しい電子温度計測手法を提案し、世界で初めて実証する。偏光角がそれぞれ異なる2つのプローブレーザーを同じ光路でプラズマに入射することで、発生するトムソン散乱光の偏光状態（電子温度に依存）を能動的に調整し、プラズマ中の電子温度の評価が可能になることを示す。また同計測手法の高精度化のため、専用のトムソン散乱光検出装置の開発も行う。
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| 研究実績の概要 |
R5年度は提案しているフュージョンプラズマの新しい電子温度計測法に特化した、シンプル且つ高効率な検出装置の設計を実施した。通常のトムソン散乱計測では、1台の分光器内に5~6個の光検出器があり、分光フィルターを利用しトムソン散乱光を分光して検出部分に散乱光を集光させる。分光器内には複数の分光フィルターや光伝送のためにレンズやミラーを利用しているため、光検出器にたどり着くまで精密なアライメント（位置調整）を複数回実施する必要があり、光検出器の配置順によっては10%程度の光量の損失が発生する場合がある。開発中の新しい計測法では、光検出器を1個しか使わず、ある特定の波長のみを抽出するフィルターを利用して、効率の良い検出が可能となる。結果として総合透過率が最大で87%程度になる検出装置を設計した。また、アライメントを簡略化するため散乱光を伝送する光ファイバーバンドルの固定具とレンズを一体にすることで、最小限の位置調節機能で計測できることが可能となる。レンズによって検出部分（直径3 mm）に集光される散乱光のサイズは直径約1.5 mmとなり、集光された光量は全て検出部分に入射でき光量の損失はない見込みである。
また、同電子温度計測法についての研究発表も実施した。ITERでの適用を検討するためのワークショップでの研究成果発表行い、高い評価を得た。加えて、新たに秋光萌氏（量研）を研究協力者とし、R3年度に開発したトムソン散乱計測の信号量抽出手法をJT-60SAにて利用した場合でのデータ処理時間の評価を行った。結果を論文にまとめ共著にて発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
R5年度には、本研究で提案する手法に特化したトムソン散乱光検出装置の設計を実施した。また、理論的な検討や実証を行う装置（JT-60SA）での計測システムを利用した場合の検討も実施しており、その点は進捗が認められる。ただ光検出装置の製作を実施できてはいないため、「やや遅れている」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
R6年度は光検出装置の製作、実証実験に必要な物品、研究成果発表やデータ解析のための物品等の購入を予定している。実証実験については、JT-60SAの工程が申請当初に比べ変更となり、R6年度中の計測ができなくなってしまった。ただし、実証実験に必要な物品を揃え、準備を完了し、来たる実証実験が開始され次第データを取得できるようにする。理論的検証については適応できる装置をさらに増やすために検討を進める。これまで検討した精度予測評価をもとに、使用するレーザーの偏光状態を変え、計測が適応できるパラメータ領域を明らかにし、必要に応じて研究成果発表を行う。
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