プラズマの高性能計測技術の開発~レーザー光を高速で繰り返し発生させるには~

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2019-05-22 核融合科学研究所

 大型ヘリカル装置(LHD)では、高温のプラズマを安定して閉じ込める研究を行っています。そのためには、プラズマの温度や密度といった情報を正確に計測し、プラズマがどのような状態なのかを知ることが必要です。今回は、米国ウィスコンシン大学との国際共同研究で進めている、プラズマの高性能計測技術の開発研究をご紹介します。

 プラズマは電子とイオンがばらばらになって動き回っている状態であり、温度が高くなるほど、それらの動きは速くなります。LHDでは、1億度を超える高温のプラズマを生成していますが、その電子温度の計測には「トムソン散乱計測」という手法が用いられています。この手法では、強力なレーザー光をプラズマに入射します。レーザー光は、プラズマ中の電子に当たって散乱されます。この時、散乱された光(散乱光)は、ドップラー効果によって、電子の速さに対応して波長が変化します。そのため、散乱光の波長の変化を測定することで、電子の速度の分布、すなわち、温度を知ることができるのです。また、散乱光の明るさを測ることで、電子密度を知ることもできます。LHDでは、プラズマ中の144の場所の電子温度・密度を同時に測って、それらの空間変化を測定しています。これは、世界トップレベルの空間分解能です。

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