アルファ粒子測定のための協同トムソン散乱計測開発の進展

Progress in development of collective Thomson scattering diagnostics for alpha-particle measurements

近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫; 三浦 幸俊

Kondoh, Takashi; Hayashi, Toshimitsu; Kawano, Yasunori; Kusama, Yoshinori; Sugie, Tatsuo; Miura, Yukitoshi

燃焼プラズマの物理特性を把握するためにはプラズマに閉じ込められたアルファ粒子の速度分布と空間分布の計測が不可欠であるが、その計測法は未だ確立されていない。協同トムソン散乱法は、プラズマ中のイオンの動きを反映した電子の集団運動によるレーザー光やマイクロ波の散乱スペクトルを測定することにより、イオンの速度分布と空間分布を測定するものである。アルファ粒子計測法の実証のため、炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱法の開発を進めている。その主要開発要素は光源である炭酸ガスレーザーである。マルチモード発振の安定共振型工業用レーザー(澁谷工業SEL4000,出力3.5J,周期20Hz)を元に、共振器の励起部を6連結して不安定共振器を構成することにより、シングルモード発振の高出力レーザー(周期10Hz)の開発を行い、10J以上の出力を目指している。また、炭酸ガスレーザーを用いた協同トムソン散乱計測は、散乱角が0.5度と小さいために、空間分解能が1m程度になる。そこで、ITERへ適用する場合の空間分解能の向上手法について検討を行った。サイクロトロン運動を取り入れたレーザーの散乱スペクトル計算を行い、磁力線方向に対するレーザーの入射角度を最適化することにより、散乱角が約0.75度で低域混成共鳴による強い散乱強度が得られることを示した。この測定と従来の散乱角0.5度の測定を同時に行うことで、より詳細な粒子分布(空間分解能0.5-0.6m)が得られることが明らかになった。新型レーザーによるJT-60プラズマを用いた実証実験は2006年4月に開始する。

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