研究課題
基盤研究(C)
核融合炉心プラズマ研究の物理的課題は、電磁流体力学的(MHD)不安定性と拡散の機構解明である。電子サイクロトロン放射(ECE)は強度が電子温度に、周波数が磁場に比例することから、局所的電子温度の連続測定が可能であるので、これらの研究の有効な武器となりうる。特に高温高密度の核融合プラズマでは圧力駆動型MHD不安定性が重要となるが、これはバルーニングモードで典型的に示されるようにしばしば局在化する。カメラのような平面的ECE画像計測あるいは周波数分解をした深さ方向のECE断面像計測が可能になれば、このような局在的MHD不安定性の研究に大変役にたつ。そのためにはTVカメラのような平面的ECE検出器が必要となる。そこで本研究では単一ECE検出器の出力をスペクトル分解するラジオメータを開発し、LHDプラズマ測定に応用した。次に、もっとも困難な平面的ECE検出器の基礎研究に取り組んだ。結局、LSI製造技術を応用してGaAsウェハー上にボータイアンテナ、ショットキーバリヤダイオード、MMICを組み込んだマイクロ波用平面型ヘテロダインミキサを開発した。これを用いてバックライト方式参照波とECEをヘテロダイン混合し、中間周波数を1GHzごとにフィルタで周波数分解して検波した。これをCHSトーラスプラズマ装置に取り付け実験をしたところ、ECE信号の検出に成功した。
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