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

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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．