強磁性体材料がプラズマ制御に及ぼす影響

Effects of ferromagnetic materials on plasma control

大山 直幸; 佐藤 正泰; 篠原 孝司

Oyama, Naoyuki; Sato, Masayasu; Shinohara, Koji

原型炉の炉構造材料として有力な低放射化フェライト鋼は強磁性体であるため、プラズマ生成・制御や高性能プラズマとの共存性が懸念されていた。そこで、中型トカマク装置JFT-2Mにおいて先進材料プラズマ試験(AMTEX)を実施し、強磁性体を利用したトロイダル磁場リップルの低減を実証するとともに、高性能プラズマとの整合に問題がないことを確認した。その成功を受け、トロイダル磁場リップルの低減によるプラズマの高性能化を目的として、大型トカマク装置JT-60の真空容器内にフェライト鋼を装着した。フェライト鋼が作る誤差磁場がプラズマの位置・形状を制御するために用いている電磁気センサに与える影響が懸念されていたが、誤差磁場を補正することでプラズマの位置・形状制御が問題なく行えることを実証した。このように、強磁性体材料がプラズマ制御に及ぼす影響は小さいと考えられるが、最近の研究から、ITERのTest Blanket Module中の強磁性体材料による局所磁場リップルに起因するプラズマ性能劣化が懸念されている。

Reduced activation ferritc/martensitic steel has been considered as a candidate of the structural material for DEMO reactor. Since effects of its strong magnetism on plasma production, plasma control and compatibility with high performance plasmas have been concerned, AMTEX project in JFT-2M demonstrates that the toroidal field (TF) ripple can be reduced by the ferritc steel tiles (FSTs) and there is no bad effect on the compatibility with high performance plasmas. Based on these results, the FSTs have been installed in JT-60U in order to improve the plasma performance through the reduction of the TF ripple. Then, it is confirmed that the effect of the error field due to the FSTs can be corrected so as to control the plasma. Although these experimental results indicate that the effect of the FSTs on plasma control seems to be small, the effect of the ferromagnetic materials inside the test blanket module for ITER on the plasma confinement has recently been concerned.