Hモードプラズマにおける高Z不純物の輸送に関する研究

H型等离子体中高Z杂质的输运研究

• 批准号: 11694149
• 负责人: 近藤 克己
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11694149/
• 关键词: Alcator C-Mod; プラズマ閉じ込め; Hモード; ELMy Hモード; Dα増加Hモード; 高Z不純物

高温プラズマ中の不純物輸送についての研究は、将来の核融合装置において重要な課題である。最近の実験装置では、第一壁が低Z材で覆われているが、将来は、Mo、Wなどの高Z材の使用が避けられず、プラズマ中での高Z不純物の挙動を明らかにすることが求められている。マサーチューセッツ工科大学にあるAlcator C-Mod装置では、Moタイルを内壁にはり、プラズマに対向させている。またこの装置では、閉じ込めの改善されたモードとして静かなHモード、ELMy Hモード、Dα増加Hモードの3種類が実現されている。日本から別生、舟場が共同研究者として、これらの閉じ込め改善モードにおいてSc、Caなどをレーザブローオフ法によってプラズマ中に入射してその後の挙動を調べた。3つの閉じ込め改善モードの内で最も閉じ込めの良い静かなHモードでは入射した不純物はプラズマの外へ排出されることなく殆ど無限大に近い閉じ込め時間を持っていることが明らかになった。ELMy Hモードでは、100ms程度の閉じ込め時間で、Dα増加Hモードでは60msほどであった。閉じ込めの観点からすれば静かなHモードが最も望ましいが不純物がプラズマ内に留まり大きな輻射損失となって良好なプラズマを維持することが困難となりELMy Hモード、あるいはLモードへと遷移する。したがって静かなHモードにおいて不純物を選択的に排出する方法あるいはプラズマへ侵入する量を極力減少させる方法を開発することが必要であることが判明した。

高温等离子体中杂质输运的研究是未来核聚变装置的重要课题。在最近的实验设备中，第一壁覆盖有低Z材料，但未来Mo、W等高Z材料的使用将不可避免，等离子体中高Z杂质的行为将不可避免需要对此进行说明。麻省理工学院的 Alcator C-Mod 设备使用安装在面向等离子体的内墙上的 Mo 瓷砖。此外，该器件还具有三种改善限制的模式：安静 H 模式、ELMy H 模式和 Dα 增加 H 模式。作为共同研究员，来自日本的Funaba先生在这些约束改进模式中使用激光吹气法将Sc、Ca等注入等离子体中，并研究了后续行为。据透露，在三种限制改进模式中限制性最好的安静H模式下，入射杂质不会从等离子体中喷出，并且限制时间几乎是无限的。在ELMy H模式下，限制时间约为100 ms，在Dα增加H模式下，限制时间约为60 ms。从限制的角度来看，安静的H模式是最理想的，但杂质残留在等离子体中并导致较大的辐射损失，使得难以维持良好的等离子体，从而导致向ELMy H模式或L模式的过渡。因此，发现有必要开发一种在安静H模式下选择性地排出杂质的方法，或者一种尽可能减少进入等离子体的杂质的量的方法。