Experimental simulations of divertor plasma and fundamental studies on plasma detachment by using the linear plasma device

偏滤器等离子体的实验模拟及线性等离子体装置等离子体脱离的基础研究

• 批准号: 20J14206
• 负责人: 瀧本 壽来生
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14206/
• 关键词: ダイバータ; 非接触プラズマ; 直線型装置; 核融合; 水素同位体; タングステン

本研究は，核融合装置のダイバータとダイバータ模擬実験装置である直線型装置との間に存在するプラズマパラメータ，特にイオン温度と電子密度のギャップを埋めるべく，本研究室の直線型装置TPDsheet-Uにおいて，高周波加熱によるイオン温度向上と第二陽極による電子密度の向上を企図したものである．本年度は，高周波加熱によるイオン温度向上に関する実験と，第二陽極の設計・作製とプラズマパラメータの向上に関する実験を行った．その結果，高周波加熱による水素プラズマのイオン温度の向上と，第二陽極による電子温度の向上に成功した．当初の目標にこそ到達しなかったが，直線型装置のプラズマパラメータ向上という目的は達成できたと考える．具体的な実験内容と成果について，以下に述べる．前年度のHeプラズマにおけるイオン加熱に引き続き，マッチング回路等の変更により水素プラズマにおける高周波加熱実験を行った．反磁性ループコイルによる計測の結果，500 Wの高周波加熱によって水素イオンの温度は約2.5 eVから約6.4 eVまで加熱された．今後は，高周波電場の印加周波数の最適化によるさらなるイオン温度向上と，非接触プラズマ生成実験のために作動排気系の確立が必要である．第二陽極による実験については，第二陽極の作製が完了し，本研究室の直線型装置TPDsheet-Uへの設置も完了した．その後，下流領域でのLangmuirプローブ計測を実施した結果，第二陽極に+20 Vを印加した際，電子温度が約8 eVから約15 eVまで増加し，電子密度は約1.4E18 m^-3から約0.7E18 m^-3まで減少した．今後は，電子密度の向上のため，第二陽極の内部もしくは出口近傍においてガスと接触させる実験を行う必要がある．

This study は, nuclear fusion device の ダ イ バ ー タ と ダ イ バ ー タ simulation be 験 device で あ る linear device と の に exist between す る プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ, trevor に イ オ ン temperature と electron density の ギ ャ ッ プ を buried め る べ く, our lab の linear device TPDsheet -u に お い て, High-frequency heating による <s:1> <s:1> <s:1> the temperature rises と the second anode による the electron density <s:1> rises を the enterprise diagram た た <s:1> である である である である. は this year, the high frequency heating に よ る イ オ ン temperature up に masato す る be 験 と, second anode の design, system と プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ の upward に masato す る be 験 を line っ た. そ の as a result, the high frequency heating に よ る water element プ ラ ズ マ の イ オ ン temperature の と upwards and the second anode に よ る electronic temperature の に up successful し た. Arrive の original target に こ そ し な か っ た が, linear device の プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ upward と い う purpose は reach で き た と exam え る. The specific content of the な experiment と results に て て て are described below at に べる. Annual の before He プ ラ ズ マ に お け る イ オ ン heating に lead き 続 き, マ ッ チ ン グ loops の - more に よ り water element プ ラ ズ マ に お け る high frequency heating be 験 を line っ た. Diamagnetism ル ー プ コ イ ル に よ る measuring の results, 500 W の high frequency heating に よ っ て water element イ オ ン は の temperature is about 2.5 eV か ら is about 6.4 eV ま で heating さ れ た. の Inca cycle for future は, high frequency electric field の optimization に よ る さ ら な る イ オ ン temperature と upwards, non-contact プ ラ ズ マ generated be 験 の た め に actuation row 気 is の establish が necessary で あ る. Second anode に よ る be 験 に つ い て は, finished second anode の system が し, our lab の linear device TPDsheet -u へ の finished setting も し た. そ の, dirty area で の Langmuir プ ロ ー ブ measuring を be applied し た as a result, the second anode に + 20 V を Inca し た interstate, electronic temperature が approximately 8 eV か ら about 15 eV ま で raised し, electron density は 1.4 e18 m ^ 3 か ら 0.7 e18 m ^ 3 ま で reduce し た. Henceforth は, electron density の upward の た め, second anode の internal も し く は exports nearly alongside に お い て ガ ス と contact さ せ る be 験 を line う necessary が あ る.

项目成果

Characteristics of plasma parameters with magnetic filter of SMF on negative ion source using TPDsheet-U

使用 TPDsheet-U 负离子源上 SMF 磁性过滤器的等离子体参数特征

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroki Kaminaga;Ryuichi Onuma,Taiga Goka;Toshikio Takimoto;Akira Tonegawa;Kohnosuke Sato;Kazutaka Kawamura
• 通讯作者: Kazutaka Kawamura

Measurement of deuterium retention and permeation for tungsten exposed to D-He mixed plasma and detached deuterium plasma

暴露于 D-He 混合等离子体和分离氘等离子体的钨的氘保留和渗透测量

• 发表时间: 2020
• 作者: Ding;Yi;Arata Kaneko
• 通讯作者: Arata Kaneko

TPDsheet-Uを用いた非セシウム型負イオン源での磁性体によるビーム引出しへの影響

使用 TPDsheet-U 磁性材料对非铯负离子源束提取的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 山口将典;大神田麻子;森口佑介;神永啓希
• 通讯作者: 神永啓希

Reduction of co-extracted electron current by SMF using Cs-free negative ion source

使用无铯负离子源通过 SMF 减少共提取电子流

• 发表时间: 2021
• 作者: Taiga Goka;Ryuichi Onuma,Hiroki Kaminaga;Toshikio Takimoto;Akira Tonegawa;Kohnosuke Sato;Kazutaka Kawamura
• 通讯作者: Kazutaka Kawamura

Characteristics of the extracted negative-ion beam in a cesium-free negative-ion source using TPDsheet-U

使用 TPDsheet-U 在无铯负离子源中提取的负离子束的特性

• DOI: 10.1088/1741-4326/ac21fa
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: Tonegawa A.;Kaminaga H.;Hanai K.;Takimoto T.;Sato K.N.;Kawamura K.
• 通讯作者: Kawamura K.