トロイダル・ダイバータ配位におけるバースト的熱・粒子輸送に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208052
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高村 秀一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40023254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 哲靖 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (60203890) ; 上杉 喜彦 金沢大学, 工学部, 教授 (90213339)
• Keywords: 核融合 / プラズマ / 磁気ダイバータ / 非拡散的輸送 / 熱・粒子制御 / プラズマ-表面相互作用 / ブロッブス / トーラス

Research Abstract

コンパクト(R=34cm,2a=18cm,2b=28cm)ながら長い磁力線と探いダイバータスロートを有するトロイダル・ダイバータ模擬試験装置が完成し、ファースト・プラズマを生成することに成功した。直流放電によって得られたプラズマパラメータは、Ar(0.2Pa)にてne=1.5×10^<19>cm^<-3>,Te=3.5eV;He(1.0Pa)にてne=4.0×10^<18>cm^<-3>,Te=6.0eV;H2(3.0Pa)にてne=5.5×1018cm-3,Te=11eVなる比較的電子温度が高く、高密度のプラズマが10A程度の放電電流で得られたのは驚きである。
トロイダル磁場と垂直磁場の組み合わせにより、トロイダル周回プラズマの垂直方向のピッチを自由に変化することができ、実際これを実験的に確認することができた。更に、磁力線のピッチと磁場強度の勾配ならびに遠心力によるトロイダルドリフトを考慮して得られたプラズマ密度の垂直方向ピッチと実験地を比較して、両者近い値が得られた。
プラズマの高熱流化とパラメータ領域の拡大のためにフェライト・トランスを用いて200kHzの交流電流をトロイダル方向に誘起してプラズマを交流加熱する試みを開始した。フェライト・トランスは多数のフェライト・ブロックを組み合わせて作成したので、その漏洩磁場を可能な限り低減することと短絡ループの完全な除去が必要である。ステンレス製の枠の中にフェルト布を介在しておき研磨した面どうしを向かい合わせることと押し付ける力により漏れ磁束を40%程度以下に抑えることができた。
約1kWの高周波電源を用いてプラズマへの高周波電力の投入の手ごたえを得た。しかし、現在用いられている直流放電電源へ高周波電源のノイズが入り込み、定電流特性が損なわれる障害が発生し、大きな電力の投入を妨げている。直流電源のノイズ対策によりこれを克服できれば、直流放電電源で得られた以上の高密度、高電子温度の垂直シート状プラズマをより広いガス圧力範囲で生成できると期待できる。
トーラス・プラズマにおけるプラズマ密度の揺動は磁力線の局率や磁場強度勾配に絡んで興味深く、非拡散的プラズマ輸送に関して得られる知見の期待も大きい。これらに応え得る装置になると考えている。