炉心プラズマにおける閉じ込め改善の物理機構解明のための粒子注入型電極の開発研究

今年度は、粒子注入型電極の開発において電極電源の高電圧を図ることにより、粒子注入型電極のツールとしてのさらなる高性能化を行い、これまで得られていた高密度プラズマ生成回数を大きく上回る100回以上ものの生成回数を達成することに成功した。また小型のパラジウム(金コーティング)電極と併せて用いることにより、電極位置依存性の検証、それに伴うプラズマパラメータの詳細な分布計測が可能となった。電極位置を効果的に変化させることにより、圧力勾配、径電場、径電場シアの形成位置と電極位置には正の相関があることが判明した。以上の結果から、小型化したパラジウム(金コーティング)電極は、圧力勾配、径電場、径電場シアの形成位置を制御することが可能であり、それらを制御した閉じ込め改善の物理機構解明のための実験用ツールとしても有効であると言える。低磁場中におけるバイアス実験では、磁場配位依存性について検証し、標準配位ではベータ値β〜1%のプラズマの生成に成功し、磁気井戸配位及び磁気丘配位における高ベータ中での揺動分布の差異を明らかにすることに成功した。併せて、三次元平衡計算コードVMECを用いて、両配位におけるMHD平衡計算を行い、実験結果と定性的な一致を示唆する結果が得られた。また、LHD(核融合科学研究所)、Heliotron-J(京都大学)にて、高磁場中での駆動力制御によるバイアス実験のための予備実験を行い、LHDにおけるバイアス実験では、熱負荷に耐えうる新材料を用いた電極により、バイアス実験可能であることが示された。Heliotron-Jでは電極電源の高電圧化及び長時間化を図ることにより、電極バイアスにより遷移可能であることが実験的に示され、今後の電極バイアス実験のための各装置でのデータベース構築並びに電極バイアスによるプラズマ閉じ込め物理に関して重要な知見を得ることに成功した。

今年度は、粒子注入型電極の開発において電極電源の高電圧を図ることにより、粒子注入型電極のツールとしてのさらなる高性能化を行い、これまで得られていた高密度プラズマ生成回数を大きく上回る100回以上ものの生成回数を達成することに成功した。また小型のパラジウム(金コーティング)電極と併せて用いることにより、電極位置依存性の検証、それに伴うプラズマパラメータの詳細な分布計測が可能となった。電極位置を効果的に変化させることにより、圧力勾配、径電場、径電場シアの形成位置と電極位置には正の相関があることが判明した。以上の結果から、小型化したパラジウム(金コーティング)電極は、圧力勾配、径電場、径電場シアの形成位置を制御することが可能であり、それらを制御した閉じ込め改善の物理機構解明のための実験用ツールとしても有効であると言える。低磁場中におけるバイアス実験では、磁場配位依存性について検証し、標準配位ではベータ値β〜1%のプラズマの生成に成功し、磁気井戸配位及び磁気丘配位における高ベータ中での揺動分布の差異を明らかにすることに成功した。併せて、三次元平衡計算コードVMECを用いて、両配位におけるMHD平衡計算を行い、実験結果と定性的な一致を示唆する結果が得られた。また、LHD(核融合科学研究所)、Heliotron-J(京都大学)にて、高磁場中での駆動力制御によるバイアス実験のための予備実験を行い、LHDにおけるバイアス実験では、熱負荷に耐えうる新材料を用いた電極により、バイアス実験可能であることが示された。Heliotron-Jでは電極電源の高電圧化及び長時間化を図ることにより、電極バイアスにより遷移可能であることが実験的に示され、今後の電極バイアス実験のための各装置でのデータベース構築並びに電極バイアスによるプラズマ閉じ込め物理に関して重要な知見を得ることに成功した。