Study on active control of instability and convective transport in detached recombining plasma

本研究では、特徴的な３つのダイバータプラズマ模擬装置（直線型装置NAGDIS-II, 超伝導直線装置Magnum-PSI, トーラスNAGDIS-T）を用いて、摂動印加時における再結合フロント中の不安定性と輸送の応答を高時空間分解能で計測する。不安定性・輸送振幅を決定づけるキーパラメータの同定を行い、能動的な制御手法を新たに開発することを目的とする。さらに、プラズマ密度・磁場強度・磁場構造に対する依存性を明らかにすることで、原型炉条件における制御性の外挿評価を試みる。初年度である2023年度は、直線型装置NAGDIS-IIにおいて、磁力線に沿う複数窓を同時に視野内に収めた高アスペクト比での高速発光計測を可能とするため、NAC社製高速カメラ（ACSシリーズ）を導入した。静電プローブを併用した条件付き平均計測を行うことで、不安定性・対流輸送出現時の発光信号を取得するとともに、剛体回転を仮定したトモグラフィ解析により磁場垂直面・軸・時間の４次元的な不安定性・輸送の時空間挙動を取得した。さらに、摂動印加法の一つとして考えている電子ビーム源を製作して非接触プラズマに適用し、その初期結果を得た。また、高速分光計測を行い、再結合発光挙動が先行研究における電子密度・電子温度の時空間発展と整合することを確認した。超伝導直線装置のMagnum-PSIでは、強磁場環境における高速カメラと静電プローブの同時計測信号を新たに取得した。今後、上記トモグラフィ解析を適用することで、磁場垂直面内および時間の３次元的な発光信号挙動を明らかにする予定である。トーラス型装置NAGDIS-Tでは、電子ビーム源を設置するための差動排気システムの整備を行った。今後、電子ビームの適用と高速カメラ計測を行い、磁場の勾配、曲率、ならびに長い磁力線環境が不安定性・輸送にもたらす影響を調査する。

本研究では、特徴的な３つのダイバータプラズマ模擬装置（直線型装置NAGDIS-II, 超伝導直線装置Magnum-PSI, トーラスNAGDIS-T）を用いて、摂動印加時における再結合フロント中の不安定性と輸送の応答を高時空間分解能で計測する。不安定性・輸送振幅を決定づけるキーパラメータの同定を行い、能動的な制御手法を新たに開発することを目的とする。さらに、プラズマ密度・磁場強度・磁場構造に対する依存性を明らかにすることで、原型炉条件における制御性の外挿評価を試みる。初年度である2023年度は、直線型装置NAGDIS-IIにおいて、磁力線に沿う複数窓を同時に視野内に収めた高アスペクト比での高速発光計測を可能とするため、NAC社製高速カメラ（ACSシリーズ）を導入した。静電プローブを併用した条件付き平均計測を行うことで、不安定性・対流輸送出現時の発光信号を取得するとともに、剛体回転を仮定したトモグラフィ解析により磁場垂直面・軸・時間の４次元的な不安定性・輸送の時空間挙動を取得した。さらに、摂動印加法の一つとして考えている電子ビーム源を製作して非接触プラズマに適用し、その初期結果を得た。また、高速分光計測を行い、再結合発光挙動が先行研究における電子密度・電子温度の時空間発展と整合することを確認した。超伝導直線装置のMagnum-PSIでは、強磁場環境における高速カメラと静電プローブの同時計測信号を新たに取得した。今後、上記トモグラフィ解析を適用することで、磁場垂直面内および時間の３次元的な発光信号挙動を明らかにする予定である。トーラス型装置NAGDIS-Tでは、電子ビーム源を設置するための差動排気システムの整備を行った。今後、電子ビームの適用と高速カメラ計測を行い、磁場の勾配、曲率、ならびに長い磁力線環境が不安定性・輸送にもたらす影響を調査する。