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353096 核融合炉開発の現状ー2〜小型トカマク装置で、トカマク放電によるプラズマを見る
 
匿名希望 20/01/24 AM02 【印刷用へ
引き続き、『目指せ核融合 - 小型トカマク装置で、トカマク放電によるプラズマを見る』リンク より抜粋。
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■トカマク放電によるプラズマで核融合を目指す
 フランスではITER、国内では那珂核融合研究所JT-60SAと、大型のトカマク装置が建設中だ。

 核融合反応は高温もしくは高圧な状態で、原子同士が高速で衝突する必要が小型トカマク装置で、トカマク放電によるプラズマを見るあり、超高温のプラズマを磁気で閉じこめ、原子を衝突させるトカマク方式の核融合炉を実験中である。 トカマク型の容器内はがらんどうとしており、そこでトカマク放電が起きる。

 小型トカマク装置「PHiX」は、Plasma with Helical Initiative eXperimentsの略称で、磁場閉じ込め方式による核融合基礎研究のために制作された。トカマク型の課題として、プラズマが上下に動きやすく、東工大、飯尾・筒井研究室ではPHiXを使用して核融合プラズマの縦長断面と垂直位置安定の両立を実証を研究目的としている。ファーストプラズマは2014年。

 トロイダル磁場コイルとポロイダル磁場コイルがあり、トロイダル磁場コイルは16基設置されている。設計パラメータはプラズマ電流<5.0kA、トロイダル磁場<0.3T、プラズマ大半径33cm、プラズマ小半径9cm、楕円度<1.8、放電時間20ms。

 電子密度計測には小型マイクロ波干渉計を用いている。制作はポロイダル磁場コイルはメーカーに発注したが、トロイダル磁場コイルは学生による手巻き。巻き方で結果に大きな差が生じるため、何度も巻き直しがあった。また、電源の改修を行なうなどして性能を向上させつづけている。

 外観で特徴的な部分として、観測用の縦長の窓があり、ここに高速度カメラを設置し、プラズマの形状と位置を観測する。撮影にあたり、何度も放電を行なっていただいたが、ショットごとにプラズマは上下していた。またこの縦長窓は、容器内からマイクロ波を出すための目的もあり、マイクロ波干渉計を使用して、大半径方向の電子密度を計測する仕組み。また多チャンネル仕様でもあり、受信機の増設が予定されている。

 YouTubeには高速度カメラの動画がアップロードされており、プラズマのうねうねが分かる。縦長窓による影響もあるが、ノイズ対策はあまりしておらず、東工大にある機器でもっともノイズを出す装置かもしれないそうだ。
 
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