高温超伝導を用いた新規電磁計測

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14208054
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 山崎 耕造 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50115648)
• 研究分担者: 三戸 利行 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10166069) ; 成島 吉朗 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (40332184) ; 榊原 悟 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90280594) ; 柳 長門 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (70230258)
• キーワード: 長時間電磁計測 / プラズマ反磁性 / 高温超伝導 / 磁場核融合

研究概要

魅力的な安全で経済性の高い磁場核融合炉の実現には、プラズマの定常化運転が必須である。その場合には、磁場配位の制御に関連する実時間計測と解析予測が不可欠であり、特に、長時問にわたる「実時間プラズマ圧力測定」と「ベータ変化に伴う磁場配位制御」は重要課題である。現在は短時間対応のマグネティックス(電磁計測・解析)に頼って短パルス高性能プラズマの制御がなされてきている。しかし、将来の長時間高性能運転時のプラズマ圧力計測は確立しておらず、新しいアイディアに基づく測定・解析法が望まれていた。
長時間でかつ実時間のプラズマエネルギー測定法としては、(1)従来型、(2)超伝導磁場コイル利用型、(3)新型高温超伝導センサー利用型、の3種を検討してきた。従来型の(1)では積分器性能からの数十分以上の計測は不可能である。超伝導装置の磁場コイルを利用する(2)の方式ではコイル電源からのノイズやサイリスタ電源の挙動を含めた解析からの精度確保の困難性がある。新しい方式としての超伝導センサー利用の(3)の方式は原理的に長時間対応が容易であり、これを世界に先駆けて実証する実験計画を具体化する。
磁束の変化を超伝導コイル電流の変化として装置外部で電流プローブやホール素子等で検知し、長時間測定を行う。超伝導コイルとしては高温超伝導材Bi2223をセンサーに用いて長時間計測の可能性を明らかにするとともに、超伝導回路でのトランスファーチューブ(電流バスライン)のコンパクト化、柔軟な電流遮断スイッチの開発、測定システムの可搬性、長い時定数を持つ測定装置の開発等、を検証する。実際の場合は装置の壁、構造材に流れる渦電流も重要となり、プラズマ挙動の解析も含めた基本設計を行う必要がある。平成14年度には、これらの計測システムの基本設計を行い、超伝導冷却系の一部の製作を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Yamazaki, M.Kikuchi: "High Performance Operational Limits of Tokamak and Helical Systems"J.Plasma Fusion Res.SERIES. Vol.5. 28-35 (2003)
• [文献書誌] K.Yamazaki.T.Minami, K.Narihara, K.Tanaka et al.: "Transport Barrier Analysis of LHD Plasmas in Comparison with Neoclassical Models"J.Plasma Fusion Res.SERIES. Vol.5. 61-615 (2003)
• [文献書誌] K.Yamazaki, S.Imagawa, T.Muroga, A.Sagara, S.Okamura: "System Assessment of Helical Reactors in Comparison with Tokamaks"19th IAEA Fusion Energy Conference. FT/P1-FT/P20 (2002)
• [文献書誌] Kozo Yamazaki, Mitsuru Kikuchi: "Confinement Physics of Helical Plasmas versus Tokamaks"Problems od Atomic Science and Technology 2002 No.4 Series : Plasma Phyiscs(7). 2002No.4. 3-7 (2002)
• [文献書誌] Kozo Yamazaki, Shin Kubo, Kazuto Narihara, et al.: "Experimental analysis and Predictive Simulation of Transport Barrier in LHD and CHS Plasmas"29^<th> EPS Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion (17-21 June 2002 Montreux. Switzerland). P-1.078 (2002)