Exploration of emission lines from tungsten ions in extremely high ionization stages for a study on the impurity transport in ITER

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核融合プラズマの対向材として金属タングステンを用いる場合，プラズマ中にタングステン不純物イオンが蓄積することによる放射損失が問題となる．本研究では，ITERのプラズマ中心部など極めて電子温度の高いプラズマ中に分布すると考えられる高電離タングステンイオンの空間分布計測手法を確立する．実験は核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDで行った．炭素樹脂内に微量のタングステン金属片を封入したペレット（タングステン原子10^17～10^19個に相当）を，中性粒子ビーム加熱により維持された高温（1～4 keV）・高密度（10^13～10^14 cm^-3）の水素プラズマに導入し，ペレット入射後に電子サイクロトロン共鳴加熱を重畳し高い電子温度を維持することにより，高電離タングステンイオンの十分な発光量を得た．今年度はLHDプラズマ中でのタングステンイオンの輸送特性の評価を目的として，タングステンイオンが閉じ込め領域に長時間滞在する蓄積現象の観測を行った．蓄積現象の有無は電子密度に依存し，タングステン入射後の電子密度が2×10^13 cm^-3を超える高密度領域において発現する．中心電子温度を3keV程度に調節し，5価，24価～28価，37価，38価，41価～46価タングステンイオンからの発光線スペクトル強度の経時変化を同時に観測したところ，2秒間程度の放電時間に亘って線スペクトルの放射が続き，放電中の電子温度変化に対応して価数分布が変化していることがわかった．一方電子密度が低い場合には，全ての価数において発光線スペクトルが速やかに減衰しており，タングステンが蓄積されずに排出されたことが示唆された．