研究課題
トカマクプラズマの内部磁場構造はプラズマ外部の磁気計測から平衡計算により推測されるが、一般にその精度は高くない。本研究グループが対象とする、RF駆動プラズマの場合、中心にいくに従って電流密度が小さくなるような分布になることが予想されており、この場合、外部磁気計測だけで内部磁場構造・電流分布を推測することは非常に困難である。本研究は、マイクロ波偏光計により内部磁場を直接計測することを目指すものである。今年度はマイクロ波偏光計の設計を確定し、マイクロ波部品を購入し、計測器を製作した。回転直線偏光のプローブ光をプラズマ上部から入射し、プラズマ下部に並べた4チャンネルの矩形アンテナで直線偏光の電力を検出する構成にした。このような構成によりコットン・ムートン効果が偏光計測に与える影響をなくすことができる。周波数は、回折が許容できる範囲で、感度を最大化するために28 GHzとした。計測器は3月に東京大学TST-2球状トカマク装置に設置し、初期計測を開始した。その結果プローブ光の変調信号を得ることには成功したが、プラズマ放電中はノイズが大きく、微少なプラズマによる偏光角の変化を検出することはできなかった。伝送路による信号の損失、プラズマを伝搬するプローブ光の回折による信号の減少がどの程度か定量的にわかったので、これから適切なゲインのアンプを追加する予定である。また、プラズマ放電中に信号の変調周波数が変化し、計測精度が低下することがわかった。トカマク本体の磁場生成コイルからのノイズがガン発振器の電源ラインにのっていると考えられるので、これについてはフィルターを追加する予定である。
2: おおむね順調に進展している
初年度は偏光計の製作を完了し、計測を開始するという計画であったので、進捗は概ね順調である。
まずはプラズマによる偏光の変化を検出することが必要であるので、SN比を改善するためノイズ対策、信号の増幅を行う。ノイズ対策としては本体の遮蔽は既に行っているが、電源ラインからのノイズがあるようなので、フィルターを追加する。さらに信号増幅のためにアンプを追加する。また、現在のホモダイン構成ではなく、ヘテロダイン構成の適用によりSN比を改善できるかどうかも調べる。偏光角を検出することに成功したら、計測結果を平衡計算に導入することで、内部磁場分布・電流分布の再構成を試みる。いくつかの平衡モデルに対して解析を行うことで、低域混成波により駆動される特異な平衡を定量的に記述することを目指す。
すべて 2018
すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)
