Introduction of the Thomson scattering diagnostics and advanced Thomson scattering diagnostics for burning plasmas

トムソン散乱入門と燃焼プラズマのための先進トムソン散乱計測

波多江 仰紀; 中塚 正大*; 吉田 英次*; 内藤 磨; Howard, J.*

Hatae, Takaki; Nakatsuka, Masahiro*; Yoshida, Hidetsugu*; Naito, Osamu; Howard, J.*

トムソン散乱法は、プラズマの電子温度・密度を測定する計測方法であり、燃焼プラズマの最も重要な診断手法の一つである。核融合炉では、トムソン散乱測定系の構成にさまざまな制約が課せられる。この制約を満たし燃焼プラズマ計測のために必須とされているのがLIDARトムソン散乱法(以下、「LIDAR」と略す。)である。国際熱核融合実験炉(ITER)のコアプラズマ計測においてもLIDARが検討されているが、空間分解能は10cm程度が限界であり、輸送障壁などの研究を行うには今後より高い空間分解能のLIDARが必要と考えられている。本講演では、まず、トムソン散乱の原理と計測の実例について解説する。さらに、現在検討を進めている、LIDAR方式による燃焼プラズマのための温度・密度の高空間・高時間分解診断システムの解説を行う。この測定システムの測定性能としては、空間分解能1cm程度,測定周期100ms以下,電子温度測定領域100eV40keV,密度測定範囲310mを目標としている。これを達成するためにはパルス幅47ps,エネルギー7J,波長750nm,繰り返し周期10Hzのレーザーシステムが必要となる。このようなレーザー性能を満たすレーザーとしては、アレキサンドライトレーザー又はチタンサファイアレーザーが有望であるが、コンパクトなレーザーシステムを構築する場合、アレキサンドライトレーザーが最適である。

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