| 研究概要 |
本計画研究の目的は、協同トムソン計測法による核燃焼プラズマのアルファ粒子計測法を実証すること、及び、そのための光源として炭酸ガスレーザーを開発することである。
JT-60Uプラズマへのレーザーの入射実験の結果、レーザー光が真空窓などで反射されて発生する迷光の重畳により、プラズマからの散乱信号の同定が困難であった。下記の方法により、迷光の除去を実施した。散乱光を高温炭酸ガス吸収セル中に通すことにより、パルス前半の迷光信号を除去した。しかし、パルス後半から立ち上がる多モード発振成分に起因する迷光は完全に除去することができなかった。そのため、レーザーの運転条件の改善、種レーザーの安定度改善による多モード発振成分の除去を実施し、迷光の発生率は約30%となった。次に、多パルスの信号から迷光成分の多い約30%のパルスを除去し、残りのパルスを重畳して信号成分を抽出する手法を開発した。その結果、迷光の影響を減少させたが、協同トムソン散乱成分は同定されていない。
これまでに、アルファ粒子測定法の原理実証には至ってないものの、従来に無い性能(出力エネルギー17J,繰り返し周期15Hzの単一モード発振)のレーザーを完成させるとともに、電源の増設により、エネルギー17J、繰り返し周期30Hzのレーザー出力の見通しを得ることができた。国際熱核融合実験炉(ITER)におけるアルファ粒子計測法として、ジャイロトロンを光源に用いた協同トムソン散乱計測法が進められているが、ITERのプラズマ条件では実証されておらず、ジャイロトロンの代替光源として炭酸ガスレーザーを開発した意義は大きい。
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