| 研究課題/領域番号 |
23K25857
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01160 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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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 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
西浦 正樹 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (60360616)
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| 研究分担者 |
矢内 亮馬 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (40824743)
釼持 尚輝 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (80781319)
田中 謙治 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (50260047)
井戸 毅 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (50332185)
關 良輔 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (80581066)
山口 裕之 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (90797101)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2025年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2024年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
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| キーワード | 高エネルギーイオン / 乱流輸送 / プラズマ / 相関計測 / 電場 / 燃焼プラズマ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合炉の高エネルギーイオンによる自律燃焼条件には，高エネルギーイオンとバルクイオ
ンの良好な閉じ込めの両立が必須となる．本研究はミリ波協同トムソン散乱(CTS)と相関電子温度揺動(CECE)計測を用いて高エネルギーイオンが駆動するプラズマ中の電場と乱流に着目した電場・乱流励起・輸送メカニズムの解明を目的とする．そのために従来の高エネルギーイオン計測用のCTS受信機を基に，高ダイナミックレンジ化(30dB)と低ノイズ化した新CTS/CECE計測システムを開発しCECE計測を実現する．燃焼プラズマ閉じ込め物理機構に於ける高エネルギーイオンの役割を解明することで原型炉研究の新学術基盤を構築する．
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| 研究実績の概要 |
核融合炉の高エネルギーイオンによる自律燃焼条件には，高エネルギーイオンとバルクイオンの良好な閉じ込めの両立が必須となる．ミリ波協同トムソン散乱(CTS)と相関電子温度揺動(CECE)計測を用いて高エネルギーイオンが駆動するプラズマ中の電場と乱流に着目した電場・乱流励起・輸送メカニズムの解明を目的としている．
LHDでは2つのCECEシステム（CECEシステムとCTS受信機を改良したCTS/CECEシステム）が開発中であり，それぞれのシステムを用いて乱流による電子揺動の検出を実施した．まずCECE受信システムは，空間位置を固定して計測できる．プラズマが温度3keV，密度3-4x10^19m^-3に対し，プラズマ有無で電子温度揺動レベルTe_tilde/Teを比較すると，Te_tilde/Te=0.4となりノイズレベル=0.25より高くなる状態が観測できた．
もう一つのCTS/CECEシステムはECH用のアンテナを利用しており，計測位置を変えることが出来，径方向とポロイダル方向のTe_tilde/Teを計測できるシステムである．このシステムは昨年度に引き続き，高ダイナミックレンジ化(30dB)と低ノイズ化に取り組んだ．改良したCTS/CECE受信機を用いてLHD実験でCECE計測を実施したが温度揺動成分を検出することは出来なかった．受信する2つのチャンネルの信号のアンプゲインの見直しにより改善を試みたが，検出には至っていない．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定では，CTSおよびCECE計測器を用いてTe_tilde/Te信号の検出を行う計画であったが，揺動レベルが低かったため，さらなる改良が必要となった．ただし，これは当初の研究計画で想定していた範囲内であり，研究はおおむね順調に進展していると評価できる．一方で，LHDで開発された別のCECE計測器を用いたところ，想定に反して信号の検出に成功した．この成果は予想外ではあったが，今後は両システムの特性を活かしつつ，状況に応じて使い分けることで，より効果的な実験計画を立案していく予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
次のLHD装置を使ったプラズマ実験は2025年10月から12月にかけて実施される．プラズマ実験までにCTS/CECEシステムのSN改善の方策として，偏波器を利用し隣り合う空間位置分解能を上げることを行う．そのための伝送路の改良を次のプラズマ実験まで行う．それにより有効なデータ取得を目指す．Te_tilde/Teの空間分布を取得し，その揺動レベルの密度依存性，温度依存性について取得し，乱流による熱輸送状態について特徴を明らかにする．
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