Hモードプラズマにおける高Z不純物の輸送に関する研究

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高温プラズマ中の不純物輸送についての研究は、将来の核融合装置において重要な課題である。最近の実験装置では、第一壁が低Z材で覆われているが、将来は、Mo、Wなどの高Z材の使用が避けられず、プラズマ中での高Z不純物の挙動を明らかにすることが求められている。マサーチューセッツ工科大学にあるAlcator C-Mod装置では、Moタイルを内壁にはり、プラズマに対向させている。またこの装置では、閉じ込めの改善されたモードとして静かなHモード、ELMy Hモード、Dα増加Hモードの3種類が実現されている。日本から別生、舟場が共同研究者として、これらの閉じ込め改善モードにおいてSc、Caなどをレーザブローオフ法によってプラズマ中に入射してその後の挙動を調べた。3つの閉じ込め改善モードの内で最も閉じ込めの良い静かなHモードでは入射した不純物はプラズマの外へ排出されることなく殆ど無限大に近い閉じ込め時間を持っていることが明らかになった。ELMy Hモードでは、100ms程度の閉じ込め時間で、Dα増加Hモードでは60msほどであった。閉じ込めの観点からすれば静かなHモードが最も望ましいが不純物がプラズマ内に留まり大きな輻射損失となって良好なプラズマを維持することが困難となりELMy Hモード、あるいはLモードへと遷移する。したがって静かなHモードにおいて不純物を選択的に排出する方法あるいはプラズマへ侵入する量を極力減少させる方法を開発することが必要であることが判明した。