type:Competitiveヘリカル磁場閉じ込め配位にプラズマ電流を誘起して得られるトカマク・ヘリカル混成配位において、トカマクで問題となるプラズマディスラプションが抑制されることが観測されているが、従来の実験はアスペクト比が5より大きい高アスペクト比のプラズマであった。本研究では、トーラス外側及び上下部分に設置された単純な形状のヘリカルコイルを有するTOKASTAR-2装置のコイル電源の増強等を行うことにより、アスペクト比3以下の低アスペクト比において、トカマク・ヘリカル混成配位を生成し、ヘリカル磁場のディスラプション抑制効果などを調べることを目的とする。低アスペクト比において、同程度の全回転変換で、純ヘリカルプラズマから純トカマクプラズマまで、外部磁場による回転変換の割合をスキャンし、トロイダルプラズマの平衡等に関する総合的理解に役立つ知見を得る。type:Competitiveヘリカル磁場閉じ込め配位にプラズマ電流を誘起して得られるトカマク・ヘリカル混成配位において、トカマクと比較してプラズマ位置が安定化されプラズマディスラプションが抑制されることが観測されているが、従来の実験は主にアスペクト比が5より大きい高アスペクト比のプラズマであった。本研究では、トーラス外側及び上下部分に設置された単純な形状のヘリカルコイルを有するTOKASTAR-2装置により、アスペクト比3以下の低アスペクト比において、ヘリカル磁場によるプラズマ垂直位置の安定化などを調べることを目的とする。トカマク・ヘリカル混成配位の研究は、LHDの研究目的の一つであるトロイダルプラズマの総合的理解に合致するものである。単純なヘリカルコイルを用いたコンパクトな磁場配位を模索することは、LHDの将来計画にも有益であると考えられる。type:Competitiveトーラス磁場閉じ込め装置において、渦電流を減じるためには真空容器のポロイダル断面に絶縁またはベローズ等の抵抗を入れることが有効であるが、コストとメンテナンス性の点で不利であり絶縁が入っていない装置も多い。この場合、プラズマ平衡配位の推定のために渦電流磁場を評価する必要がある。西南交通大学とのジョイントプロジェクトとして建設が計画されている準軸対称ヘリカル装置CFQSも、コスト面から真空容器のトロイダル方向に絶縁を設置しないため、3次元で渦電流の影響を検討している。本共同研究によって、3次元構造を有する渦電流の影響について、理論、実験の両面から検討し物理的理解を深める。得られる知見は、将来のヘリカル装置の設計にも有益になると考えられる。type:Competitiveヘリカル磁場閉じ込め配位にプラズマ電流を誘起して得られるトカマク・ヘリカル混成配位において、トカマクと比較してプラズマ位置が安定化されプラズマディスラプションが抑制されることが観測されているが、従来の実験は主にアスペクト比が5より大きい高アスペクト比のプラズマであった。本研究では、トーラス外側及び上下部分に設置された単純な形状のヘリカルコイル(閉磁気面の形成が可能)を有するTOKASTAR-2装置により、アスペクト比3以下の低アスペクト比において、トカマク・ヘリカル混成配位を生成し、ヘリカル磁場によるプラズマ位置の安定化などを調べることを目的とする。トカマク・ヘリカル混成配位の研究は、LHDの研究目的の一つであるトロイダルプラズマの総合的理解に合致するものである。単純なヘリカルコイルを用いたコンパクトな磁場配位を模索することは、LHDの将来計画にも有益であると考えられる。investigator原型炉のプラズマ物理設計においては、発電実証に必要な核融合出力を安定に維持するため、高い総合性能プラズマとその確実な制御技術が必要である。本研究では、試験運転から発電実証運転において、炉心プラズマからダイバータプラズマに渡って整合性のある検討を実施し、プラズマの立ち上げ・定常維持・立ち下げを含む総合的な運転シナリオの最適化を目的とする。本研究を通して、必要な物理R&D課題と、アクチュエータや計測器に必要な装置性能を明確にし、原型炉の基本設計に貢献する。不純物効果を含むプラズマ運転領域及び運転シナリオ、またそれらの制御に必要な計測システムについて知見を深め、信頼性の高い原型炉概念設計を推進することができる。investigator本研究は、幅広いアプローチ計画原型炉設計に係る調達取決め実施のための共同研究である。トカマク型原型炉では、ダイバータターゲットの損傷・損耗を防ぐために、ダイバータ領域へ不純物を入射し放射損失を増大することが必須と考えられている。関係を調べ、核融合出力を損なうこと無く放射損失を増大するようなシナリオを検討することを目的とする。ダイバータ領域への不純物入射シナリオの最適化に関して知見を深め、信頼性の高い原型炉の物理設計研究を推進することができる。type:Competitive電子ビーム加熱型イオン源を設計・製作し、観測点(中性化セルから6.5m下流)に到達した10keVの中性リチウムビームでの等価ビーム電流3mA、発散角0.2度、発光スペクトルの広がり0.055nm、ビームパルス幅50秒、イオン源寿命52.5A秒を達成し、ゼーマン偏光計測に十分適応できる高輝度低発散イオン銃を開発した。1放電中のビーム加速電圧スキャンにより、ビーム発光のドップラーシフトを変化させてエタロンの中心波長位置のずれを決定する新しい較正•調整手法を考案し、ゼーマン偏光計測部の全測定点のエタロンの波長を調整した。JT-60Uで初めて周辺密度分布を高空間(1cm)・高時間(0.5ms)分解能にて計測し、トロイダル回転の異なるHモードや小振幅ELMを有するHモードプラズマにおけるELMによる輸送障壁崩壊現象の観測に成功した。高三角度配位で小振幅ELMを有するHモードにおいて周辺電流分布の高空間分解能データを取得し、輸送障壁内の圧力勾配によって生成されるブートストラップ電流に対応すると考えられる電流ピークを観測した。)内部コイルを用いてダイバータ配位の環状プラズマを生成し、その境界層におけるプラズマ流や不純物イオンの流速などを詳細に計測する。三角形度などプラズマ断面形状を様々に変えた実験を実施し、ダイバータプラズマシミュレーションコードの結果と比較する。これにより、プラズマ流に対するイオンドリフトの効果を明らかにするとともに実験的な裏付けのある不純物輸送モデルを提案する。本研究では、プラズマ内部コイルを用いた装置によりダイバータ配位の環状プラズマを生成し、その境界層におけるプラズマ流や不純物イオンの流速などを詳細に計測してダイバータプラズマシミュレーションコードの結果と比較する。プラズマ流に対するイオンドリフトの効果を明らかにするとともに実験的な裏付けのある不純物輸送モデルを提案することを目的とする。2022年度には、主要機器である分割可能なトロイダル磁場コイルの設計・製作を進めた。鍵となる導体接続部の構造を考案し、小型の5ターンコイルを試作して同構造の妥当性や問題点を確認した。その結果に基づいて実機コイル(56ターン)の導体の仕様を決定し、接続部を含む大部分の導体の製作を終了した。円柱状導体を樹脂含浸によりステンレス管内に固定するコイル中心部の構造を検討した。プラズマ内部コイルの概念設計を行い、それに基づいて使用する直流電源を選定し購入した。不純物イオンの輸送解析のためにイオン価数分布の評価が必要となるため、ヘリウムを対象として衝突輻射モデルに基づいて線放射強度の分光計測から価数分布を評価する手法を開発し、直線型実験装置NUMBERのプラズマに適用して検証を行なった。プラズマ流計測に用いる予定の30チャンネル(空間分解能2mm)のマッハプローブを支持しプラズマ中に挿入するための構造物を設計・製作した。同マッハプローブの試験の準備として、シングルチャンネルのマッハプローブを用いてNUMBERのプラズマ流を計測した。2022年度は、トロイダル磁場コイルを構成する全ての部品を製作することを主目標とした。大部分の導体の製作を終了したが、コイル中心部など一部の製作が終了していない。トロイダル磁場コイルの導体は、円柱状あるいは角柱状の既製品の銅棒に、切削、曲げ、穴あけ加工を施して製作する。コスト合理化のため極力切削加工は少なくして曲げ加工でほとんどの形状を得る方針としている。加工業者との打ち合わせにより、想定した曲げ加工方法では加工できない部分があることや寸法精度の確認が必要であることが判明し、設計の変更や精度の確認に日数を要したため、導体の一部が年度内に納入できない事態となった。そのため、予定していたトロイダル磁場コイル中心部の製作も次年度に先送りとせざるを得なくなった。残りのトロイダル磁場コイル(TFコイル)導体は2023年4月に納入された。TFコイル中心部、コイル支持構造物、コイル架台を製作し、コイル全体の組み立てを行う。kA)での通電試験を行う。プラズマ内部コイルをはじめとする真空容器内コイル、各機器の支持のベースとなる真空容器底面フランジ、真空容器内機器を支持するための構造物を設計・製作する。以上の機器の製作後、全体を組み立て、全コイルについて大気での通電試験を行う。プラズマ流計測に用いる30チャンネルのマッハプローブの信号取り出し線、計測回路などを整備し、改造前のTOKASTAR-2装置あるいは直線型プラズマ実験装置(NUMBER)においてプラズマ流の計測を行う。改造前のTOKASTAR-2装置あるいはNUMBERのプラズマへアルゴンを入射し、アルゴン原子・イオンからの線スペクトルを計測する。その結果に基づき、改造後のTOKASTAR-2装置におけるアルゴン原子・イオンの計測のための光学系の検討および設計を行う。データに基づきモデル体系を構築し、典型的なパラメータで予備解析を実施する。(時間発展)を輸送コードにより計算することで、それらの平衡モデルの実現可能性を明らかにし、電流ホールの描像の解明を目指す。電流ホールプラズマの中心部にはポロイダル磁場がほぼゼロの領域が存在し、通常中心の安全係数q(0)が高くなった極限の平衡として捉えられ、その生成過程は逆誘導起電力により説明されるが、維持・消滅過程については未解明の部分が有る。q(0)が高くない平衡モデルを含めて電流ホールの平衡モデルを拡張し、定常状態及び時間発展の観点から実現可能性を調べる。Tutorial2015エネルギー科学特論2014プラズマ理工学2014核融合炉システム工学2014プラズマ理工学2013詳細を見る宇宙プラズマ、環境応用プラズマ、核融合エネルギーに関するプラズマ物理と工学の基礎を後述する。University。