低域混成波および電子バーンシュタイン波を用いた球状トカマク電流立ち上げの研究

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平成27年度中に核融合科学研究所より移設した20 kWの電子サイクロトロン波（ECW）入射システムは、発振管が故障していることが判明したため、従来の5 kWのECWシステムを用いることとした。計画通りECW入射パワー及び入射タイミングの制御回路を整備し、低域混成波（LHW）で生成したオーバーデンスプラズマに対してECW入射を行った際の電子温度・密度の変化を調べた。EC共鳴層がプラズマ中心近傍に位置するような放電では、ECW入射中の線積分密度が減少することがマイクロ波干渉計によって示された。しかしながら、プラズマ電流やトムソン散乱計測法で求めた電子温度には顕著な変化は表れなかった。期待した加熱や電流増大が見られなかった原因としては、従来のシステムではパワーが足りないこと、偏波方向や入射方向の最適化が行われていないことなどが挙げられるため、ECWシステムの改良が必要であることが示唆された。RF駆動のプラズマの評価及び最適化を行う上では高速電子の情報を得ることが重要であるため、高速電子の制動X線を計測するシステムの開発を行った。NaIシンチレータ、光電子増倍管、アクリルライトガイド、鉛製コリメータ、直線ステージ及び回転ステージで構成されるシステムを開発し、初期実験において硬X線分布計測に成功した。トムソン散乱計測時の信号対雑音比（SN比）向上のため、マルチパストムソン散乱計測システムの開発を行っている。1往復ごとの光学損失を抑えるため、光学キャビティ内部の光学素子を必要最小限に抑え、各素子の性能を向上させた結果、1往復ごとの損失がこれまでの30 %から20 %まで改善された。この光学キャビティをトムソン散乱計測に適用した場合、最大2倍のSN比改善が見込まれる。しかしながら、本システムを用いたトムソン散乱計測を日常的に行うには光学系の安定化が必須であることが分かった。