分光学的手法による核融合プラズマ中固体水素ペレットの溶発過程に関する研究

LHDにおいて水素ペレットを入射し,水素原子のバルマー系列線を観測した.本研究の最終的な目標はペレット中の水素原子が電離過程を通してプラズマに与える粒子量の空間分布を精密に求めることである.ペレットの溶発雲中では完全局所熱平衡が成立しており,電離と再結合の流れがほぼバランスしていることがこれまでに明らかとなっているが,実際にはそれらふたつの流れのバランスはわずかに崩れているはずで,そのネットの電離方向の流れが,本研究で求めようとしている粒子供給量であると解釈できる.しかしながら,予想されるネットの電離の流れはグロスの電離および再結合それぞれの流れに対して非常に小さく,有意に計測することは困難であると予想された.前年度までの研究において,完全局所熱平衡の仮定のもとで,電子温度および電子密度のみをパラメータとしたフィッティングコードを開発したが,最適なフィッティングが得られるパラメータを用いても,計測結果と理論計算結果の間にわずかな違いが認められた.プロトン密度と原子密度の比を熱平衡における値からわずかにずらすことにより,見かけ上その違いは緩和されるため,その結果として得られる電離および再結合の流れの間の差として,ネットの電離の流れが求められる可能性が見いだされた.熱平衡からのずれを表す量をフィッティングパラメータとして加え再度スペクトルプロファイルのフィッティングを試みたが,電子温度依存性との違いが明確でなく,これまでに得られた実験データからネットの電離量を有意に求めることは困難であることが明らかとなった.本研究の最終目標を達成するためにはさらに精度の高いスペクトルの計測が必要であると考えられる.

LHDにおいて水素ペレットを入射し,水素原子のバルマー系列線を観測した.本研究の最終的な目標はペレット中の水素原子が電離過程を通してプラズマに与える粒子量の空間分布を精密に求めることである.ペレットの溶発雲中では完全局所熱平衡が成立しており,電離と再結合の流れがほぼバランスしていることがこれまでに明らかとなっているが,実際にはそれらふたつの流れのバランスはわずかに崩れているはずで,そのネットの電離方向の流れが,本研究で求めようとしている粒子供給量であると解釈できる.しかしながら,予想されるネットの電離の流れはグロスの電離および再結合それぞれの流れに対して非常に小さく,有意に計測することは困難であると予想された.前年度までの研究において,完全局所熱平衡の仮定のもとで,電子温度および電子密度のみをパラメータとしたフィッティングコードを開発したが,最適なフィッティングが得られるパラメータを用いても,計測結果と理論計算結果の間にわずかな違いが認められた.プロトン密度と原子密度の比を熱平衡における値からわずかにずらすことにより,見かけ上その違いは緩和されるため,その結果として得られる電離および再結合の流れの間の差として,ネットの電離の流れが求められる可能性が見いだされた.熱平衡からのずれを表す量をフィッティングパラメータとして加え再度スペクトルプロファイルのフィッティングを試みたが,電子温度依存性との違いが明確でなく,これまでに得られた実験データからネットの電離量を有意に求めることは困難であることが明らかとなった.本研究の最終目標を達成するためにはさらに精度の高いスペクトルの計測が必要であると考えられる.