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ミリ波を用いた核燃焼プラズマ中のD/T燃料比計測法の開発

公募研究

研究領域核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開
研究課題/領域番号 22017007
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

徳沢 季彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90311208)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2011年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2010年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワードプラズマ・核融合 / D/T燃料比 / ミリ波計測 / GAM振動 / アルヴェン固有モード
研究概要

本研究の目的は、小電力のミリ波を用いたプラズマ内部における反射や散乱現象を利用して、プラズマ密度揺動の周波数スペクトルを観測し、これからプラズマ中の局所的な燃料イオン比の情報を得ることである。観測される密度揺動の周波数がイオン質量と密接な関係を持つことを利用した新しい計測手法を開発する研究であり、特に将来の核融合炉心の燃焼プラズマ奪制御する上で重要であると考えられる、燃料である重水素とトリチウムがプラズマ中でどのように混在しているか、すなわちD/T燃料比の空間分布計測の可能性を明らかにすることを目指している。本年度は、GAM振動周波数を空間局所情報として精度よく計測するため、ドップラー反射散乱計測法の整備を行い、プラズマ背景流速の検出に成功した。しかし想定した計測領域におけるGAM振動強度が弱いことすなわち空間的に非常に局所性が強いことが判明した。そこで、包括してプラズマ全領域を観測する計測機器を用いて、GAM振動周波数の燃料比変化や加熱によるプラズマ温度変化に対する依存性等のデータを実験的に取得することに成功した。また、イオンサイクロトロン周波数帯の密度揺動の強度分布を観測する計測器開発においては、プローブ光であるミリ波の周波数掃引制御法を開発し実験に適用できた。そしてさらに、当初計画の想定を超えて密度揺動の絶対値またこれからイオンサイクロトロン加熱電界強度を含めた計測にも成功した。これはこのような大型装置においては世界初の成果である。この開発研究によって、数十kHzのGAM振動から数十MHzのイオンサイクロトロン振動までの広帯域な密度揺動を同時に観測できる計測手法の確立に大いなる進展と成果が得られた。一方、不純物ガスによる誤差の評価をより高精度化する必要があるという課題点も明らかとなったが、今後D/Tを用いた核燃焼プラズマ実験への適用可能性についての目処が立った。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 講座「電磁波を用いたプラズマ診断の基礎と最前線」2011

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

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 87 ページ: 345-349

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Long-Distance Radial Correlation in Toroidal Plasma Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      S.Inagaki, et al
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 107 号: 11 ページ: 1150011-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.107.115001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long Range Temperature Fluctuation in LHD2011

    • 著者名/発表者名
      S.Inagaki, et al
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 6 ページ: 1402017-1402017

    • DOI

      10.1585/pfr.6.1402017

    • NAID

      130000903700

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multifrequency channel microwave reflectometer with frequency hopping operation for density fluctuation measurements in Large Helical Device2010

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

      Review of Scientific Instruments

      巻: 81

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developments of electron cyclotron emission spectroscopy and microwave reflectometry on LHD2010

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

      Fusion Science and Technology

      巻: 58 ページ: 364-374

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Reversed Shear Alfven Eigenmode Excited by Energetic Ions in a Helical Plasma Profile2010

    • 著者名/発表者名
      K.Toi, et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ミリ波を用いたLHDプラズマ密度揺動に関する観測2012

    • 著者名/発表者名
      T.Tokuzawa, et al
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波による核燃焼プラズマの密度・揺動計測2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tokuzawa, et al
    • 学会等名
      核融合エネルギーフォーラム
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2011-12-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ドップラー反射計によるLHDプラズマのポロイダル回転速度計測2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tokuzawa, et al
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 年月日
      2011-11-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multi-frequency channel microwave reflectometer with frequency hopping operation for density fluctuation measurements in LHD2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tokuzawa, et al.
    • 学会等名
      18th Topical Conference on High-Temperature Plasma Diagnostics
    • 発表場所
      Wildwood, New Jersey, USA
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://tritium.nifs.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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