Exploration of emission lines from tungsten ions in extremely high ionization stages for a study on the impurity transport in ITER

探索极高电离阶段钨离子的发射线以研究 ITER 中的杂质输运

• 批准号: 20K03896
• 负责人: 大石 鉄太郎
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tohoku University (2022)National Institute for Fusion Science (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03896/
• 关键词: 不純物輸送; タングステン; 極端紫外分光; ITER; 多価イオン; プラズマ・核融合

核融合プラズマの対向材として金属タングステンを用いる場合，プラズマ中にタングステン不純物イオンが蓄積することによる放射損失が問題となる．本研究では，ITERのプラズマ中心部など極めて電子温度の高いプラズマ中に分布すると考えられる高電離タングステンイオンの空間分布計測手法を確立する．実験は核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDで行った．炭素樹脂内に微量のタングステン金属片を封入したペレット（タングステン原子10^17～10^19個に相当）を，中性粒子ビーム加熱により維持された高温（1～4 keV）・高密度（10^13～10^14 cm^-3）の水素プラズマに導入し，ペレット入射後に電子サイクロトロン共鳴加熱を重畳し高い電子温度を維持することにより，高電離タングステンイオンの十分な発光量を得た．今年度はLHDプラズマ中でのタングステンイオンの輸送特性の評価を目的として，タングステンイオンが閉じ込め領域に長時間滞在する蓄積現象の観測を行った．蓄積現象の有無は電子密度に依存し，タングステン入射後の電子密度が2×10^13 cm^-3を超える高密度領域において発現する．中心電子温度を3keV程度に調節し，5価，24価～28価，37価，38価，41価～46価タングステンイオンからの発光線スペクトル強度の経時変化を同時に観測したところ，2秒間程度の放電時間に亘って線スペクトルの放射が続き，放電中の電子温度変化に対応して価数分布が変化していることがわかった．一方電子密度が低い場合には，全ての価数において発光線スペクトルが速やかに減衰しており，タングステンが蓄積されずに排出されたことが示唆された．

当金属钨被用作核融合血浆的相反材料时，由于血浆中钨杂质的积累而导致的辐射损失是一个问题。在这项研究中，建立了一种高能型钨的空间分布测量方法，该方法被认为分布在极高的电子温度血浆中，例如ITER的等离子体中心。该实验是在核科学研究所的大型螺旋装置LHD上进行的。碳树脂中含有少量钨金属碎片的颗粒（相当于19钨原子10^17-10^19）是高温（1至4 keV）和高密度（10）和高密度（10）。它被引入^13-10^14 cm^-3的氢等离子体，进入沉淀后，电子回旋谐振的热量叠加且电子温度很高，因此高象牙光的光量量很高获得了钨。今年，为了评估LHD等离子体中钨离子的运输特征，钨离子被限制并在该地区长期保留的积累现象。累积现象的存在或不存在取决于电子密度，并且在钨进入后超过2x10^13 cm^-3的高密度区域表达。将中央电子温度调节到约3keV，当观察到钨离子的闪光线频谱强度同时观察到时，在相同的相同情况下观察到光频谱的变化从41到46个值观察到。时间。发现线频谱在放电时间内持续辐射，并且在出院期间对电子温度变化的响应发生了变化。另一方面，当电子密度较低时，建议迅速将光发射线光谱迅速衰减，并且钨的量不会累积。

项目成果

X線・EUV・VUV分光を用いた核融合プラズマの計測

使用 X 射线、EUV 和 VUV 光谱仪测量聚变等离子体

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Maeyama;T.-H. Watanabe;M. Nakata;M. Nunami;Y. Asahi;A. Ishizawa;大石鉄太郎，森田繁，後藤基志，川本靖子，川手朋子
• 通讯作者: 大石鉄太郎，森田繁，後藤基志，川本靖子，川手朋子

Spatial Profiles of NeVI-NeX Emission in ECR-Heated Discharges of the Large Helical Device with Divertor Detachment Induced by RMP Application and Ne Impurity Seeding

RMP 应用和 Ne 杂质注入引起偏滤器分离的大型螺旋装置 ECR 加热放电中 NeVI-NeX 发射的空间分布

• DOI: 10.1585/pfr.17.2402022
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: OISHI Tetsutarou;KOBAYASHI Masahiro;TAKAHASHI Hiromi;HAYASHI Yuki;MUKAI Kiyofumi;MORITA Shigeru;GOTO Motoshi;KAWAMOTO Yasuko;KAWATE Tomoko;MASUZAKI Suguru;SUZUKI Chihiro;KAWAMURA Gakushi;MOTOJIMA Gen;SEKI Ryosuke
• 通讯作者: SEKI Ryosuke

EUV and VUV Spectra of NeIII-NeX Line Emissions Observed in the Impurity Gas-Puffing Experiments of the Large Helical Device

大型螺旋装置吹杂气体实验中观察到的NeIII-NeX线发射的EUV和VUV光谱

• DOI: 10.1585/pfr.16.2402006
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: OISHI Tetsutarou;MORITA Shigeru;KOBAYASHI Masahiro;MUKAI Kiyofumi;KAWAMURA Gakushi;MASUZAKI Suguru;HAYASHI Yuki;SUZUKI Chihiro;KAWAMOTO Yasuko;GOTO Motoshi;the LHD Experiment Group
• 通讯作者: the LHD Experiment Group

Electron Temperature Dependence of EUV and VUV Spectral Shapes of Tungsten Unresolved Transition Arrays Observed in the Large Helical Device

在大型螺旋装置中观察到的钨未分辨跃迁阵列的 EUV 和 VUV 光谱形状的电子温度依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Oishi;S. Morita;I. Murakami;D. Kato;H. A. Sakaue;Y. Kawamoto;T. Kawate;M. Goto
• 通讯作者: M. Goto

EUV spectral shape variation of tungsten unresolved transition arrays in electron temperature range of 2-4 keV observed in the Large Helical Device

在大型螺旋装置中观察到的 2-4 keV 电子温度范围内钨未分辨跃迁阵列的 EUV 光谱形状变化

• DOI: 10.1088/1742-6596/2439/1/012005
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Oishi T;Morita S;Murakami I;Kato D;Sakaue H A;Kawamoto Y;Kawate T;Goto M
• 通讯作者: Goto M