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核融合プラズマの突発的現象解明を目指した超高速トムソン散乱計測の実現

研究課題

研究課題/領域番号 23K25859
補助金の研究課題番号 23H01162 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

安原 亮  核融合科学研究所, 研究部, 教授 (30394290)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2027年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2026年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2025年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード高出力レーザー / トムソン散乱 / 突発現象 / 過渡的現象 / 高出力レーザ
研究開始時の研究の概要

本研究では、従来100Hz程度に制限されていた大型トカマク型プラズマ装置の電子温度・電子密度測定手法:レーザートムソン散乱計測の測定周期を1000倍以上の200kHzへと超高速化(高繰り返し化)した「超高速トムソン散乱装置」を開発する.これにより,核融合発電実現に向けた,高圧力プラズマの長時間維持に必須な突発・過渡現象の物理モデル検証手法を確立する.

研究実績の概要

1.核融合科学研究所に設置されている最高時間分解能20kHzの高速トムソン散乱装置を用いて,固体水素の溶発現象の観測、放射崩壊現象についての計測試験を行った.また,イベントによって駆動されるイベントトリガシステムの構築・検証を行った。
2.高圧力の核融合プラズマを想定し,電子温度10keV程度のLHDプラズマを用いて,20kHzの高速トムソン散乱装置による計測試験を行う.計測装置の精度,測定可能温度領域,光学部品の耐久性を総合評価した。
3.100kHz以上の高速化を目指し,レーザー増幅器の基本動作テストを行った.フラッシュランプ電源,レーザー増幅器の増幅特性を調査した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究概要実績にあるように、LHDプラズマを用いた高速トムソン計測、及びレーザーの高繰り返し化について順調に研究が進捗している。

今後の研究の推進方策

LHDプラズマで得られたデータを解析し、2025年度に予定されているプラズマ実験で、研究総括が可能な条件での実験を提案し、成果をまとめていく。
レーザー開発については、徐々に繰り返しを増加させ、目標とする100kHzの指針を得る。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] ウィスコンシン大学マディソン校(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of high-repetition and high-spatial-resolution Thomson scattering measurement system for elucidating transient plasma phenomena2024

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara, Hisamichi Funaba, Hiyori Uehara, Daniel Den Hartog
    • 学会等名
      HTPD2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The fast Thomson scattering system for a transient electron temperature and density measurement in LHD2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara, Hisamichi Funaba, Hiyori Uehara, Daniel Den Hartog
    • 学会等名
      AAPPS-DPP2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 繰り返し20kHz,1.2 J,ナノ秒レーザーを用いたトムソン散乱法による過渡的プラズマ電子・温度分布計測2023

    • 著者名/発表者名
      安原 亮、舟場 久芳、上原 日和、Den Hartog Daniel
    • 学会等名
      高機能レーザー研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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