プラズマ乱流がマイクロ波伝播に及ぼす影響の実験的解明

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プラズマ乱流により生じる密度揺動により、プラズマ中を伝播するマイクロ波が散乱されビームが広がってしまう現象が、ECHによるプラズマ加熱に与える影響を評価することは、正確な加熱・電流駆動を行うために必要であり、核融合炉実現に向けて重要である。そのため国内で稼働中の磁場閉じ込めプラズマ装置の中で、最大規模の装置である大型ヘリカル装置LHDにおいて、以前に実施した実験結果を解析し、プラズマの乱流に起因する密度揺動に伴うビームの広がりを電子温度分布の変化から評価しようと試みた。しかし、現状得られている実験データの解析では密度揺動によると考えられる影響を評価するには至らなかったため、LHDでの実験に基づいた電磁界シミュレーションによる評価を行うこととした。磁場に垂直なECHビームの伝播を模擬した２次元の電磁界シミュレーションを実施するモデルを構築し、プラズマの密度揺動の空間構造の影響を評価するとともに、PCI計測に基づくプラズマの密度揺動を取り入れてLHD実験を一部模擬したシミュレーションを行った。初期のプラズマのモデルにバグがあり、ECHを模擬したマイクロ波ガウシアンビームの広がりを過大評価してしまう問題があったが、現在は解決でき、妥当と考えられる結果を得られている。今後、このシミュレーションを活用してLHD実験でのパラメータに基づく評価を行ない、ECHビームがプラズマ乱流によって受ける影響が、現状の実験データで解像可能な範囲にあるのかについて評価を進める。