ミラープラズマを活用した核融合炉に向けたプラズマ研究

プラズマ研究センターでは、これまでに得られた成果を踏まえ、ミラープラズマの特長を最大限に活用した核融合研究の重要課題を分担する要素還元研究を更に深化し、強力に推進するため、以下のようなテーマを掲げて研究を進めています。

1. 電位・電場の径方向分布制御による輸送/閉じ込め改善

これまでの電場による閉じ込め改善研究の成果を踏まえ,コアプラズマ部に加えて,境界領域にまで拡張したプラズマ輸送制御の研究を行います。ECH 等の加熱やエンドプレートによる電位制御による揺動抑制による閉じ込めの改善の物理の成果をさらに進め、粒子輸送や輸送障壁の能動制御によるプラズマの内 部制御手法の確立に貢献します。また、これまでに集中的に整備したECRHジャイロトロンをさらに進化させるためMWレベルジャイロトロン開発を核融合科 学研究所と共同で進め、ICRF、NBIを加えた充実した加熱装置を駆使し、広範囲にわたるプラズマ加熱、熱・粒子束制御の研究を進め、コアから境界まで のプラズマ輸送の制御と併せて、電位・電場による総合的なプラズマの閉じ込め改善、高閉じ込め状態とダイバータ板への熱・粒子負荷の低減を両立させるため の物理に貢献します。

2. 電位と開放端磁場を活かした境界プラズマ研究

先に述べた電位・電場による輸送物理、輸送制御の境界プラズマへの拡張という研究の新展開に,図に示すような斬新なアイデア(片方の極小磁場配位に 換えてダイバータ磁場配位を導入する。)を盛り込むことによる,新しい「境界プラズマ研究装置部」(ダイバータシミュレータ)を開発し、セパラトリックス 的磁場配位を持つ境界プラズマを含む磁場方向と磁場に垂直方向の輸送研究を可能にします。例えば、高Z材のタングステンが将来のダイバータ板の有力候補と 言われながら、高熱/粒子負荷による高Z材不純物のプラズマコアへの逆流による閉じ込めの劣化が大きな課題となっています。このような必須課題を解決し、 「高閉じ込めとダイバータ板の両立」を実現するには、

① ELM様パルス及び定常時の高熱粒子束制御、

② 放射冷却プラズマ/非接触プラズマの定常維持、

③ コアプラズマへの逆流防止の不純物輸送制御

といった境界プラズマの輸送物理が重要です。これには、当センターで得られた電位によるプラズマ閉じ込めの改善に共通する物理が鍵となることから、 図に示すようなダイバータ磁場構造を可能にする新磁場コイル部と磁力線に沿った高熱・粒子束の実験が可能となる新測定システム部と合わせて、ダイバータプ ラズマ等を詳しく研究できる境界プラズマ研究装置部を設置し、柔軟に斬新な研究に対応できるように改造を行います。そして、これらを総合した新装置によ り、境界/ダイバータプラズマの物理の理解、さらには、その制御を可能とするノブを解明し、「高閉じ込めとダイバータ板の両立」の実現に挑戦し、 ITER、さらには、核融合実証炉の最も重要と考えられる課題に大きく貢献します。