核融合燃焼α粒子測定を指向した先進的不純物ペレット荷電交換粒子計測

先进的杂质颗粒电荷交换粒子测量旨在聚变燃烧α粒子测量

• 批准号: 17044007
• 负责人: 尾崎 哲
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17044007/
• 关键词: α粒子; ヘリウムイオン; ペレット; 荷電交換; LHD; イオンサイクロトロン加熱; 中性粒子分析器; 共鳴領域

ITERや核融合炉を考える場合避けて通れないのが核反応によって生じるα粒子とその閉じ込めである。大型ヘリカル装置(LHD)ではイオンサイクロトロン加熱(ICH)などを用いて比較的容易に高エネルギー粒子を発生させることができ、α粒子加熱の模擬実験が可能である。これらα粒子を含む高エネルギー粒子は荷電交換だけでなくアルフベン固有モードなどの不安定性とともにプラズマからから飛び出して閉じ込めを悪化させたり、壁を損傷させたりする。この高エネルギー粒子の空間分布を測定する方法を早急に確立する必要がある。これらの目的のためにLHDでは2次元空間スキャン可能な飛行時間方式中性粒子分析器,シリコン検出器(SD-NPA)およびそれを発展させた空間位置検出器が用意されている。これらは背景中性粒子とプラズマイオンとの荷電交換中性粒子を受動的に観測するものである。しかしながらα粒子は主に2重荷電交換を通じてしかプラズマの外に出て行かないので、これらの計測器だけでは不十分である。そこでここでは以上に加えてペレット荷電交換粒子計測も導入した。この手法は計測ペレットをLHDのヘリウムプラズマに入射して2重荷電交換を中心付近で起こさせ、発生する中性ヘリウムを観測する方法である。講演ではこれらの測定器を組み合わせることにより3次元的な高エネルギー粒子分布を求めたことについて報告する。実験ではICHプラズマにおいて、SD-NPAを垂直スキャンすることによりICHの共鳴層において大きな高エネルギー粒子のフラックスが観測された。同様なICHの共鳴条件においてペレット荷電交換粒子計測により半径方向の高エネルギー粒子の空間分布を調べたところ同じく共鳴領域で大きなフラックスが観測された。同様な計測を観測視線上に共鳴層がない条件で行ったところフラックスの上昇は観測されなかった。これらを通じて高エネルギー粒子の3次元的描像を明らかにでき将来的なα粒子計測へ発展させる足がかりを得ることができた。またヘリウムイオンの測定も試みられた。

在考虑ITER和核融合反应器时，不可避免的是由核反应及其限制引起的α颗粒。大型螺旋装置（LHD）可以使用离子回旋加热（IC​​H）等产生相对​​容易的 - 至能源颗粒，并且可以进行模拟实验α-粒子加热。含有这些颗粒的高能源颗粒不仅取代了电荷，而且还具有不稳定的特定模式，它们会跳出血浆以使对抗或损坏墙壁。有必要快速建立一种测量该高能颗粒的空间分布的方法。为了这些目的，LHD具有2D空间可扫描的飞行时间方法中性粒子分析仪，硅检测器（SD-NPA）和开发它的空间位置检测装置。这些在背景中性颗粒和浆中的电替换颗粒中被动地观察到。但是，仅这些测量仪器还不够，因为阿尔法颗粒仅通过替换通过双负载电力从血浆中脱出。因此，除了上述外，还引入了沉淀的替换颗粒测量。此方法是一种观察到由LHD氦等离子体中的测量沉淀产生的中性氦气的方法，会在中心附近引起双重载荷。演讲报告说，通过组合这些测量仪器，获得了三维高能颗粒分布。在实验中，通过在ICH等离子体中垂直扫描SD-NPA，在ICH共振层中观察到了大型高能颗粒通量。通过在ICH相同的共振条件下，通过颗粒充电粒子测量来检查高能方向上高能量颗粒的空间分布，并且在共振区域也观察到了较大的通量。当在没有共振层的条件下对观察凝视进行类似的测量，未观察到通量的升高。通过这些，揭示了高能颗粒的三维图像，并获得了立足点以发展为未来的α粒子测量。还尝试了氦离子的测量。

项目成果

High Energy Particle Measurement using Compact Neutral Particle Energy Analyzer in Large Helical Device

在大型螺旋装置中使用紧凑型中性粒子能量分析仪进行高能粒子测量

• 发表时间: 2005
• 期刊: Plasma 2005 (edited by M.Sadowski) 812
• 作者: P.Goncharov;T.Ozaki et al.;T.Ozaki et al.
• 通讯作者: T.Ozaki et al.

Neutral particle measurement in high Z plasma in Large Helical Device

大型螺旋装置中高 Z 等离子体中的中性粒子测量

• 发表时间: 2006
• 期刊: JSPS series Vol.7(to be published)
• 作者: Goncharov;T.Ozaki et al.;T.Ozaki et al.
• 通讯作者: T.Ozaki et al.

Diagnostics of Charge Exchange Neutrals from Multi-Ion-Species NBI-Heated Plasmas on LHD

LHD 上多离子种类 NBI 加热等离子体的电荷交换中性诊断

• 发表时间: 2006
• 期刊: JSPS series Vol.7(to be published)
• 作者: P.Goncharov;T.Ozaki et al.
• 通讯作者: T.Ozaki et al.

Active Neutral Particle Diagnostics on LHD by Locally Enhanced Charge Exchange on an Impurity Pellet Ablation Cloud

通过杂质颗粒烧蚀云上的局部增强电荷交换对 LHD 进行主动中性粒子诊断

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fusion Science and Technology (to be published)
• 作者: Goncharov;T.Ozaki et al.
• 通讯作者: T.Ozaki et al.