Development of advanced millimeter wave diagnostic system for high energy ions in fusion plasmas and control for self-burning plasmas

先进毫米波聚变等离子体高能离子诊断系统及自燃等离子体控制的开发

基本信息

批准号：
19KK0073
负责人：
西浦正樹
金额：
$ 11.48万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-10-07 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

核融合プラズマ中のDT反応で発生する高エネルギーイオン(3.5MeVα粒子)は燃料イオン(D,T)を加熱し，プラズマの自立燃焼を支える．ITERでのα粒子計測はミリ波協同トムソン散乱(Collective Thomson Scattering, CTS)計測を採用したが，開発途上にある．本研究はミリ波CTS計測による核融合プラズマ中の高エネルギーイオンの速度分布関数計測手法の確立を目的とする．マックスプランクプラズマ物理研究所のステラレータ装置Wendelstein 7-XにデンマークのグループとW7-Xのグループが開発したCTS計測器があり，共同研究を実施してきた．核融合プラズマの自立燃焼に必要な高エネルギーイオンの物理研究と熱・粒子輸送研究を実施するため，2022年2月のW7-Xのプラズマ実験に，西浦，釼持，矢内と東大大学院生Gong，上田が参加した．CTS計測器を使い，電子サイクロトロン輻射(ECE)スペクトルの取得を行った．得られたECEスペクトルからプラズマ乱流による電子温度揺動の解析を行うため，ECEのデータを持ち帰った．また，電子温度揺動は相関ECEシステムを用いた計測が行われており，2つの計測手法で乱流揺動スペクトルのデータの検証を行う．上田，西浦らは，ダイバータ領域のイオン流のイメージ計測のためのコヒーレンスイメージング計測についても情報収集を行った．マックスプランクプラズマ物理研究所において，デンマーク工科大，W7-Xのグループと高エネルギーイオンの速度空間トモグラフィ法について相互に情報交換を進めた．また，W7-Xの電子サイクロトロン加熱のグループとLHDにおける電子加熱の現状報告と問題点を改善するための方策を議論した．CTS計測やECE計測に用いるノッチフィルタに関して国内特許を取得した．

核融合等离子体中DT反应产生的高能离子（3.5MEVα颗粒）加热燃料离子（D，T）并支持血浆自支撑自支撑燃烧的自支持。使用毫米波集汤姆森散射（CTS）测量进行了ITER中的α粒子测量，但目前正在开发中。这项研究旨在建立一种使用毫米波CTS测量值测量核融合等离子体中高能离子速度分布函数的方法。 Max Planck等离子物理研究所的Wendelstein 7-X恒星设备具有由丹麦组和W7-X组开发的CTS测量仪器，并且一直在进行联合研究。东京大学技术研究生院的Nishiura，Tsutomochi，Yanai和研究生参加了2022年2月的W7-X等离子体实验，以便对核融合等离子体的独立燃烧以及对热和热颗粒的研究进行独立的高能离子进行物理研究。使用CTS仪器获取电子回旋辐射（ECE）光谱。将ECE数据撤回，以分析由ECE光谱引起的血浆湍流引起的电子温度波动。此外，使用相关ECE系统测量电子温度波动，并使用两种测量方法来验证有关湍流波动频谱的数据。 UEDA，Nishiura等还收集了有关分流区域离子流量图像测量相干成像测量的信息。在Max Planck等离子物理研究所，信息与丹麦技术研究所的W7-X组交换，以及高能离子的速度空间层析成像方法。我们还讨论了W7-X电子回旋加热的当前状态，以及LHD电子加热以及改善问题的措施。我们已经获得了用于CTS和ECE测量的Notch过滤器的国内专利。