可視域トモグラフィー技術の開発と閉じ込め最適化への応用

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核融合炉心プラズマ研究の進展に伴い,プラズマの2次元情報を適確に把握する必要性が大きくなっている。このため本研究では、プラズマ研究に適したトモグラフィー技術の開発を目的として、可視域分光トモグラフィー計測システムを設計・製作した。本システムのハードウェアの構成は、ファンビーム型検出器、可視域モノクロメータ,光電子増倍管,およびデータ処理系から成り、計50コード分の分光データの同時観測が可能である。ただし、1台のモノクロメータ当たり10コード分の分光を行う。これにより、従来のようなプラズマの回転や密度分布に対する仮定が不要になり、より信頼性のある結果を得ることができる。データ処理系は、デジタイザーおよびマイクロコンピュータから成り、特に前者としては、時間分解能1μ秒で50チャンネル入力の装置を製作し、装備した。観測データは、1時刻当たり50ケのスパースデータであり、2次元再構成には十分な個数とは言えないので最適な処理法が要求される。そこで、数種のアルゴリズムを試行して、共役勾配法による処理手法を用いれば最良の結果が得られることを確かめた。本システムを実機反転磁場配位プラズマに適用し、予備的な測定結果を得ることに成功した。このことから、開発した計測システムは、ほぼ計画通りの性能を持ち、可視域トモグラフィー技術開発の第一ステップとしての目的を果たした。今後、検出器の相対感度校正法の改良を含め、測定精度の向上をはかる予定である。これまでにトモグラフィー計測法をプラズマに適用した例はあるが、その測定過程に分光操作を加え、プラズマの特定波長光に対して再構成処理を行ったのは、世界的に見ても本研究が初めてである。開発した技術は、トカマク等への適用が可能と考えられる。