閉じ込められたアルファ粒子の炭酸ガスレーザー協同トムソン散乱による測定法開発

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燃焼プラズマの物理特性を把握するためにはプラズマ内部における核融合反応で発生したα粒子の速度分布関数、空間分布の計測が不可欠であるが、その計測法は未だ確立されていない。このような状況をふまえ、JT-60では炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱による、α粒子計測法の開発を進めている。平成18年度の主要な研究成果を以下に示す。1.炭酸ガスレーザーの開発協同トムソン=散乱計測の光源として、工業用の横方向放電励起大気圧レーザー(出力3.5J、20Hz)を元に、高出力・高繰返し周期のパルス炭酸ガスレーザーの開発を行い、平成17年度は出力エネルギー10J、周期10Hzのレーザーの開発に成功した。平成18年度は、前年度までの成果に基づき、電源回路の最適化改造と、共振器ミラーの安定化改造を実施した。これにより、出力エネルギー17J、周期15Hzレーザー発振に成功し、約2.5倍の平均出力を得た。これにより、ITERに必要となる炭酸ガスレーザーを実現する見通しを得た。2.データ収集系の開発プラズマによる散乱光のスペクトルデータを得るための、データ収集装置の製作を行った。デジタルオシロスコープ単独で、データ収集、解析ならびにデータ保存を可能にした。これにより、1分以上の大量の実験データを収集・解析し、直ちに散乱スペクトルデータを確認することを可能にした。3.JT-60Uにおける実証実験JT-60U真空容器に開発した炭酸ガスレーザー光を入射し、JT-60U真空窓付近で発生する迷光の周波数分析を行った。これにより、入射したレーザーパルスの約70%が単一周波数であり、これを用いた高温プラズマによる散乱計測が可能であることを示した。4.研究成果の発表研究成果を3つの国際会議、3つの国際会合、2つの国内学会、および、2つの国内会合において発表するとともに、2つの査読付き論文として発表した。