| 研究課題/領域番号 |
21K03518
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
東條 寛 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂研究所 先進プラズマ研究部, 主幹研究員 (80549212)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | トムソン散乱計測 / 偏光 / 電子温度 |
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| 研究実績の概要 |
R4年度は提案している核融合プラズマの新しい電子温度計測法の理論的側面での検討を更に進め、実証実験だけでなく将来の核融合プラズマで必要となる較正手法も新たに考案し、本計測法の核融合装置での適応性を高めた。
実験で予想される計測精度を再評価した。計測精度を算出する際に必要とされるトムソン散乱光のスペクトルの計算にレーザーの偏光方向の効果も取り入れ、より正確に計測精度を予測できるようにした。同時に同手法の計測精度に強く影響すると考えられてきた、散乱角（レーザーの進行方向と計測点から集光光学系への方向のなす角度）の計測精度への依存性を初めて評価した。低電子密度の条件で、核融合装置として重要となる10 keV以上の電子温度領域で、電子温度が10%以下の相対誤差で計測できることがわかった。更に、散乱角が約30度から150度までの範囲で散乱光スペクトルを評価し、電子温度の相対誤差を評価した結果、散乱角が70度から120度までの範囲で10%以下の相対誤差を維持できることも明らかにした（電子温度は20 keVを仮定した）。
また、放射線によって散乱光を集光する集光光学系の透過率が劣化し、偏光方向に対する依存性が大きく発生する際には、2本のレーザーから計測する散乱光強度比と電子温度の関係が崩れてしまい、電子温度が計測できなくなるリスクがある。運転直前に核融合装置の容器内に窒素ガスを入れ、2本のレーザーでガス散乱を行い、それぞれの散乱による散乱光強度比を評価することで透過率の偏光依存性の成分を予め較正できることを明らかにした。上記の結果をまとめ、国際会議にて成果発表を行い、1報の論文発表を行った。
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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
R4年度には、当初の予定外であった本手法の成立性に関わる課題（集光光学系透過率の偏光依存性の発生）についての検討を優先的に進めた。成果発表（学会発表と論文発表）は予定どおり実施できた。一方で、本研究で提案する手法に特化したトムソン散乱光検出装置の設計については上記を優先したため、R5年度へ先送りとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
R5年度は、レーザーの調整状況や製作が完了した集光光学系の仕様を確認しつつ、本研究で提案する手法に特化したトムソン散乱光検出装置の設計について着手する。計測に最適な計測波長領域を検討し、設計に取り入れ、同装置の製作準備を進める。また、設計結果や最適な計測波長領域を決めるプロセスについてまとめた成果発表の準備も進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
R4年度は限りある予算状況を鑑みて、トムソン散乱光検出装置の詳細な検討を不要とする合理化を行ったことと、調査や議論を目的とした出張を行わなかった。その結果、次年度使用額が生じた。R5年度には、トムソン散乱光検出装置の製作（設計が想定以上に早く進捗した場合）、必要な工具類や消耗品等の購入、学会等での関連研究の調査に費やす予定である。
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