協同トムソン散乱による燃焼プラズマのアルファ粒子計測開発

Development of collective Thomson scattering for -particle diagnostic in burning plasma

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)の燃焼プラズマにおいて、核融合反応で発生する粒子のプラズマ中の空間分布と速度分布計測は、燃焼プラズマの物理現象の理解と燃焼制御のために不可欠である。しかし決定的な計測法は未だなく、開発が必要とされていた。そこで、炭酸ガスレーザーを光源とした協同トムソン散乱計測によるアルファ粒子計測法の開発を進めてきた。(1)工業用レーザーをもとに大出力・高繰返しパルス炭酸ガスレーザーを開発し、出力エネルギー17J,繰り返し周期15Hzのシングルモード出力を実現し、ITERの粒子計測用レーザーを実現できる見通しが得られた。(2)遠赤外ヘテロダイン検出器とデータ収集システムを開発し、散乱スペクトル計測に必要となる広帯域の受信システムを構築した。(3)散乱周波数が同程度である、高速粒子と中性粒子ビーム入射による高速イオンを分離して計測する手法の提案とITERにおける計測システムの概念設計を行った。今後JT-60Uにおいて計測に最適化されたプラズマにレーザーを入射して実証実験を進める。また、ITERの粒子計測に必要となるレーザー性能を得るための改造設計を行う。

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