先進核融合プラズマにおける電子加熱の乱流輸送への影響

国際熱核融合実験炉（ITER）や原型炉における燃焼プラズマでは、核融合反応により生じたアルファ粒子による電子加熱が主体となる。本研究では、燃焼プラズマで課題となる電子加熱が支配的な領域でのプラズマ乱流輸送の解明、将来の装置でのプラズマ分布予測と運転シナリオ開発を目指し、プラズマ輸送を決めるイオン系乱流と電子系乱流の特性と相関を、実験と理論の両方のアプローチにより明らかにすることを目的としている。令和４年度は、JT-60におけるアルファ粒子加熱に匹敵するエネルギーを持ち、且つ電子加熱である負イオン源中性粒子ビーム加熱時の熱輸送特性を調べた。負イオン源中性粒子ビーム加熱パワーとともにエネルギー閉じ込めが改善すること、熱の輸送障壁（断熱層）が強くなり、プラズマ輸送が改善していることが初めて分かった。また、英国のJET装置の結果と比較すると、JT-60の方がより高加熱パワーにおいて、プラズマ輸送の改善が得られていることが分かった。この実験解析結果は、イオン計乱流と電子系乱流を予測する理論モデルと定性的に一致していた。得られた結果をまとめて第39回プラズマ・核融合学会年会にて発表した。

国際熱核融合実験炉（ITER）や原型炉における燃焼プラズマでは、核融合反応により生じたアルファ粒子による電子加熱が主体となる。本研究では、燃焼プラズマで課題となる電子加熱が支配的な領域でのプラズマ乱流輸送の解明、将来の装置でのプラズマ分布予測と運転シナリオ開発を目指し、プラズマ輸送を決めるイオン系乱流と電子系乱流の特性と相関を、実験と理論の両方のアプローチにより明らかにすることを目的としている。令和４年度は、JT-60におけるアルファ粒子加熱に匹敵するエネルギーを持ち、且つ電子加熱である負イオン源中性粒子ビーム加熱時の熱輸送特性を調べた。負イオン源中性粒子ビーム加熱パワーとともにエネルギー閉じ込めが改善すること、熱の輸送障壁（断熱層）が強くなり、プラズマ輸送が改善していることが初めて分かった。また、英国のJET装置の結果と比較すると、JT-60の方がより高加熱パワーにおいて、プラズマ輸送の改善が得られていることが分かった。この実験解析結果は、イオン計乱流と電子系乱流を予測する理論モデルと定性的に一致していた。得られた結果をまとめて第39回プラズマ・核融合学会年会にて発表した。