重水素プラズマにおける核反応を利用した高エネルギー粒子計測法の確立

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核融合炉の運転を維持するためには、中性粒子ビーム入射(NBI)などの外部加熱や核反応によって生成される“高エネルギー粒子”による内部加熱が必要不可欠であり、その挙動を把握する必要がある。本研究では、重水素プラズマを対象として、“核反応を利用した高エネルギー粒子の計測手法”を新たに確立する。具体的には、重水素プラズマで発生する核反応生成物3HEから放出される発光スペクトルのドップラー拡がりを測定することで高エネルギー粒子の計測をする。核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHD(LARGE HELICAL DEVICE)重水素実験を利用して本手法の検証・開発を行う。高エネルギー粒子は、核融合プラズマのエネルギーバランスに大きな影響を及ぼすため、核融合炉の成立性に関わる重要な因子であり、その解析・実験的検証を行うことは、核融合炉の実現に対して大きな貢献となる。また、分光計測を利用したプラズマ診断に新たな可能性を提示することができる。これまでにLHD実験におけるHEビームのドップラーシフト計測実験の実行可能性及び研究に対するプラズマパラメータの影響を調査することを目的とした検討を計算で示しており、当該年度では代表者が所属する核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDで22サイクル実験から実施されているHEビーム入射実験において本研究の模擬実験としてデータを収集した。入射したHEビームは核反応生成物である３HEよりエネルギーが小さいため、ドップラー拡がりは小さいが、荷電交換法を応用したFast-IonD-Alphaのシステムを用いた計測によってHeのビーム成分を観測することに成功した。これを基に、核反応によって得られるHEのドップラー成分を観測する可能性を模索する。