ズーム機能付超短パルスマイクロ波反射計を用いた電子密度揺動計測

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760625
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 徳沢 季彦 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90311208)
• Keywords: 超短パルス / マイクロ波 / 反射法 / プラズマ計測 / 電子密度 / 粒子閉じ込め

Research Abstract

異常拡散によるプラズマ閉じ込め劣化の原因として考えられているプラズマ中の静電的ミクロ不安定性や電磁流体力学的(MHD)不安定性によるプラズマの揺動損失についての知見を得るために、プラズマ中の局所的な位置での揺動、特に密度揺動の空間構造を計測することを目的とした新しい計測器の開発を行っている。すなわち超短パルスが作り出す広帯域マイクロ波に周波数可変の発振器から出力されたマイクロ波を合成し、周波数をアップシフトさせたこの合成マイクロ波パルスをプローブ光としてプラズマへ入射し、そのマイクロ波の周波数に対応したプラズマ層からの反射マイクロ波を受信することでレーダ計測を行うというシステムである。
今年度は、実際のプラズマに適用する前に新しい計測システムの性能を確実に把握するための開発試験をまず行った。このシステムは超短パルス発生器が生成するマイクロ波出力成分をアップコンバータによって、局部発振器として用いる高速に周波数掃引が可能なHyperabrupt Varavtor Tuned Oscillator (HTO)の出力マイクロ波と合成し、その合成パルス出力周波数を所望する帯域に設定することが重要であるので、まず周波数設定回路を設計製作した、これにより任意周波数のマイクロ波をHTOを用いて発振させることが可能となった。また超短パルスそのものから抽出できる周波数成分の特定を行い、本システムに必要な8〜40GHzの広帯域にわたり任意の周波数帯域のマイクロ波を抽出する手法を確立した。また初期プラズマ実験として大型ヘリカル装置(LHD)に周波数合成機能を付加しない状態で設置・適用し、プラズマの電子密度分布を得ることができることも確認した。