研究課題
本研究グループでは高周波を用いてトカマクプラズマを駆動する研究を行っているが、その電流駆動解析には正確な内部磁場分布が必要と考えられている。トカマクプラズマの内部磁場構造は、通常プラズマ周辺部の磁気計測からMHD平衡計算により推測されるが、非誘導プラズマにおいては精度が低いという問題がある。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で、非誘導プラズマの内部磁場分布を明らかにすることを目指すものである。最終年度はコロナ禍で実験が制限されていたため、主に高速電子を含む拡張MHD平衡計算の改善を行なった。高速電子分布のモデル関数を、より電流駆動の波動物理を反映したものに改善し、電子軌道解析を加えて軌道損失を新たにモデルに追加した。その結果、電子密度分布計測とより整合する解が得られるようになった。3年間の研究期間全体で、28GHz偏光計を設計・製作し、低域混成波駆動プラズマに対して計測を行なった。偏光の変調信号自体は十分な強度で計測することができるようになり、プラズマ放電がない時には、偏光の回転角計測における雑音は0.2msの積算時間で0.2度程度であった。これは十分、内部電流分布計測として有用な精度である。一方、プラズマ放電時には、周波数の高い位相雑音に加えて、放電の時間発展のスケールで、プラズマ由来でない大きな偏光信号が乗ってしまい、プラズマ由来の偏光信号の検出には至らなかった。要因としては、購入したポーラライザーの性能が、仕様よりかなり劣っていたこと、初期の検討において、真空窓における偏光変化を考慮していなかったことが挙げられる。今後も偏光計の雑音対策と信号強度の改善を行なっていく予定である。
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