燃焼プラズマのためのフーリエ変換分光に基づく新トムソン散乱計測法の研究

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本研究では、世界で初めてフーリエ変換分光の手法をトムソン散乱計測に導入し、核燃焼プラズマの電子温度・密度測定の測定性能を向上させる手法を確立することを目的とし研究を遂行した。本年度の主な成果は、次のとおり。(1)前年度に開発した分光器を発展的に見直し、臨界プラズマ試験装置JT-60のトムソン散乱計測のための分光器の設計・製作を行った。分光方式には、天文・宇宙分野で実績がある複屈折素子(ウォラストンプリズム、サバール板)を用いた偏光干渉計方式を採用した。この偏光干渉計によるインターフェログラムは2段のイメージインテンシファイアを持つCCDカメラで測定する。(2)本方式の実証試験を行うために、既存のルビーレーザートムソン散乱装置を利用し、JT-60のプラズマ計測を行うシステムを新たに構築した。プローブビームに10Jのルビーレーザーを用い、集光器で集めた散乱光は、長さ100mの光ファイバーバンドルで計測室に設置した偏光干渉計へ導かれ散乱スペクトルが測定される。JT-60での測定を行うべく装置の調整作業を進めている。(3)較正手法の開発を行った。最高1500℃まで加熱可能な黒体放射炉、標準光源とハイパスフィルター、ローパスフィルター等の組み合わせ、レーザー等による線スペクトルの発生により、偏光干渉計の波長スペクトル応答を較正できるようにした。また、集光器から分光器までの透過損失スペクトルの測定を実施した。さらに、密度較正については、JT-60真空容器に窒素を充填し、レーリー散乱あるいはラマン散乱を利用し密度の絶対較正を行うことを検討した。(4)本研究で得られた成果は、論文発表、第13回レーザー応用プラズマ計測に関する国際シンポジウムや国際トカマク物理活動の会合、および国内学会等で発表した。