| 研究課題/領域番号 |
16H04623
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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 |
村上 泉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30290919)
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| 研究分担者 |
佐々木 明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (10215709)
坂上 裕之 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40250112)
仲野 友英 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (50354593)
中村 信行 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (50361837)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | プラズマ・核融合 / プラズマ計測 / プラズマ原子分子過程 / 多価イオン / 分光計測 / 再結合過程 / タングステン |
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| 研究実績の概要 |
本課題は、プラズマ中のタングステンイオンの挙動研究を行うため、タングステンイオン分光モデルである衝突輻射モデルに再結合過程を組み込み、極端紫外域（EUV）の発光構造における二電子性再結合過程の寄与を調べ、プラズマ分光実験によって検証することを目的としている。
2019年度は、前年度開発したハイブリッドモデルを低価数へ拡張した。前年度までの結果と合わせてタングステン25価～34価イオンのEUV発光構造を調べたが、二電子性再結合過程の寄与は、計測されているスペクトルを再現するほどにはならなかった。一方、統計的モンテカルロ法を用いた衝突輻射モデルの計算手法に関する研究を進め、詳細な原子構造を考慮したモデルへの適用、時間発展を計算するモデルへの適用について、理論的な検討を行い、計算と実験との比較、計算の性能の評価を進めた。
FACコードを用いた63価から62価イオンの二電子性再結合過程と62価から63価への励起・自動電離過程の断面積の計算では，二電子性再結合と励起・脱励起過程で分岐比の計算結果が整合するように，自動電離および放射脱励起を漏れなく，重複なく計算されていることを確かめた．しかしながら，得られた二電子性再結合断面積および励起・自動電離断面積を用いた計算値と実験測定値の比較では，依然として主に二電子性再結合の共鳴過程に由来するピークにおいて大きな差が見られ，さらなる計算の改善が必要である．
LHD実験では、プラズマにタングステンペレットを入射して、EUVから可視域までのスペクトルを様々なプラズマの状態に対して計測し、データの蓄積を進めた。また、EBIT実験においても、高分散分光計測を実施しスペクトルを得た。EBITを用いた二電子性再結合の計測は、電子ビームエネルギーと二電子性サテライト線のエネルギーの違いやサテライト線の強度が弱いため、計測は厳しい状況であった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ハイブリッドモデルをより価数の低いタングステンイオンに適用するために、原子構造や放射遷移、電子励起衝突断面積、電子衝突電離断面積の計算を原子コードで実施しているが、26価以下のN殻イオンでは、4f軌道電子の数が増えるにつれ、微細構造エネルギー準位の数が増えるため、発光構造に寄与すると考えられる微細構造レベルの範囲の設定や、電子配位平均レベルをどこまで扱うか、など、ハイブリッドモデルを組み立てるための原子データの計算においてハイブリッドモデルで扱うことが可能な範囲の見極めが難しくなってくることと、ハイブリッドモデルを矛盾なく構築することが難しくなり、想定していたほど低価数のハイブリッドモデル構築が行えなかった。
また、統計的モンテカルロ法による衝突輻射モデルとの比較を実施する予定だったが、同じ原子データの取り込みなどは検討したものの、実際に計算結果を出すまでには至っていない。
一方、CoBITを用いた二電子性再結合過程の実験による測定は、想定していたタングステンイオン価数領域では、電子ビームエネルギーと共鳴エネルギーの違いや、期待していたよりサテライト線の発光線が弱いため計測が非常に困難で、最適な実験条件を設定することができなかった。したがって、実験による二電子性再結合過程の計測は何らかの方向転換を検討する必要があると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
低価数イオンへのハイブリッドモデルの拡張を慎重に進めていく。国内外の共同研究によるFAC原子コードを用いた衝突輻射モデルで８価～15価の低価数イオンの計算を進めているので、本研究によるHULLAC原子コードによるハイブリッドモデルとの比較もできるようにする。一方、実験室による二電子性再結合過程の計測に関しては、電子ビームエネルギーと共鳴エネルギーが近い状態となるような、より価数の高いタングステンイオンのサテライト線が計測可能か、高価数イオンへのハイブリッドモデルの拡張によるサテライト線強度の計算を行い、実験の可能性を調べ、実験実施を検討する。
遅れている成果の論文化も進める。本課題の最終年度のため、成果をまとめるとともに、再結合過程に代わって発光構造に寄与できる原子過程を検討し、新たな課題抽出も行う。
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