Development of collective Thomson scattering for alpha-particle diagnostic in burning plasmas

燃焼プラズマにおけるアルファ粒子計測のための協同トムソン散乱計測法の開発

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。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を入射した。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。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を実現できる見通しを得た。また、高繰返し周期に対応したデータ収集システムを開発した。これらを用いて、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 to understand burning plasma physics, however, an effective measurement method has not yet been established. A collective Thomson scattering (CTS) diagnostic CO laser is being developed to establish a diagnostic method of confined alpha-particles. To realize the CTS diagnostic, a high-repetition Transversely Excited Atmospheric (TEA) CO has been developed. In order to obtain single-mode output, which is needed for the CTS diagnostic, seed laser is injected to the cavity with an unstable resonator. Using this technique, output energy of 17J with the 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 the repetition rate of 40 Hz. Proof-of-principle test is being performed with the improved laser system on the JT-60U tokamak.