乱流の非線形性を介在した同位体効果発現機構の実験的検証

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03901
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大島 慎介 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (00469610)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 水素同位体効果 / プラズマ / 乱流 / 帯状流 / 核融合 / 非線形

研究成果の概要

本研究では、磁場閉じ込めプラズマにおける水素同位体効果の解明を目指し、乱流の非線形性を介して生じる乱流が示す同位体比依存性と，その磁場の幾何形状の影響の検証を行っている。ラングミュアプローブによる乱流計測・解析を進め、非線形特性を含む詳細な乱流の特徴と，乱流による輸送の応答を評価した．同時に閉じ込め磁場の幾何形状を制御し、同位体効果への影響を明らかにした．また，同位体効果研究のため，乱流・帯状流計測を目的とした多点ドップラー反射計と，320 GHz干渉計を開発し，同位体効果研究が可能な態勢を構築した．

自由記述の分野

プラズマ・核融合

研究成果の学術的意義や社会的意義

閉じ込め特性に対する“水素同位体効果”は、ITERおよび将来の核融合炉の設計・性能予測の基盤となる知見でありながら、その物理機構は未解明である．本研究は同位体効果は乱流の非線形性を介在して発現しているのか？という疑問に対して取り組む．これは、イオン質量の違いという単純な差異が、なぜ輸送の基礎的理解に反して輸送改善を生み出しうるのか？なぜ磁場配位に応じてその改善度が異なるのか？という，プラズマ・乱流物理を深化させる取り組みであり，この点に学術的意義を有する．同時に、エネルギー問題を決着する可能性のある核融合炉の設計・性能予測に不可欠な基盤的知見に資することから，重要な社会的意義がある．