Development of CO laser for collective Thomson scattering diagnostics

協同トムソン散乱計測のための炭酸ガスレーザーの開発

近藤 貴; 林 利光; 河野 康則; 草間 義紀; 杉江 達夫

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

国際熱核融合実験炉(ITER)等の燃焼プラズマにおける核融合生成粒子の診断は燃焼プラズマの実現にとって重要であるが、その効果的測定方法は確立されていない。そこで、炭酸ガス(CO)レーザー(波長10.6m)を用いた協同トムソン散乱(CTS)計測を開発している。COレーザーを用いたCTS計測はプラズマ中の屈折が小さく、プラズマ中のビームの追跡が容易であるという特徴がある。CTS計測を実現させるために、高繰り返し横方向励起大気圧(TEA)炭酸ガスレーザーを開発した。CTS計測のために必要となる単一モード出力を得るために、不安定共振器を構成し、単一モードの種レーザー入射した。現在までに15Hz周期で出力エネルギー17Jの単一モードレーザーを得た。また、安定型共振器の構成では36Jの最大出力エネルギーが得られた。これによりITERで必要となる出力20J,周期40Hzの炭酸ガスレーザー実現に見通しを得ることができた。この開発したレーザーを用いて、JT-60UトカマクにおいてCTS計測の原理実証実験を進めている。

A diagnostic of fusion-generated alpha-particles is important for burning plasmas, however, an effective measurement method has not yet been established. A collective Thomson scattering (CTS) diagnostic for the measurement of alpha particles is being developed using carbon dioxide (CO) lasers. To realize the CTS diagnostic, a high-repetition Transversely Excited Atmospheric (TEA) CO laser is being developed. In order to obtain single-mode output, which is needed for CTS diagnostic, seed laser is injected to the cavity with unstable resonator. Using this technique, output energy of 17 J in frequency of 15 Hz has been achieved with single-mode output. These results gives a prospect for the CTS diagnostic on International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), which requires energy of 20 J with repetition rate of 40 Hz. Proof-of-principle test will be performed with the improved laser system on the JT-60U tokamak.