急速な密度上昇によってプラズマを閉じ込め特性の高い状態に変化させる

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2025-06-04 京都大学

京都大学エネルギー科学研究科の研究チームは、核融合エネルギー実現に向けて、プラズマの閉じ込め特性を向上させる新たな手法を発見しました。実験装置「Heliotron J」を用い、水素の氷粒子(ペレット)を高速でプラズマに注入することで、急速な密度上昇を引き起こし、プラズマの温度・密度や磁場構造が再編成され、閉じ込め性能が向上することが確認されました。この現象は、金属加工の「焼入れ」に似たプロセスで、プラズマの状態を急激に変化させることで新たな特性を引き出すものです。研究成果は、2025年5月13日に『Scientific Reports』に掲載されました。

急速な密度上昇によってプラズマを閉じ込め特性の高い状態に変化させる
概略図:ペレット入射によってプラズマの温度・密度や磁力線構造が再編される様子

<関連情報>

ヘリオトロンJにおけるペレット入射後のプラズマ再構成のダイナミクス Dynamics of plasma reconfiguration after pellet injection in Heliotron J

K. Ogihara,S. Inagaki,S. Kado,R. Matsutani,G. Motojima,S. Kobayashi,F. Kin,S. Ohshima,T. Minami,S. Konoshima,T. Mizuuchi,H. Okada & K. Nagasaki
Scientific Reports  Published:13 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-00993-5

Abstract

Because of the many degrees of freedom in magnetized plasmas, the plasma is largely reconfigured when the plasma achieves a non-equilibrium steady state in response to changes in the internal environment. Here we report observations of a plasma reconfiguration process when the density is increased by pellet injection in Heliotron J. The plasma shows no adiabatic response to pellet injection and achieves an improved confinement during the reconfiguration process. It was found that plasma shrinking and expansion arose and the magnetic field line structure in the divertor region also changed in the plasma reconfiguration process.

2000原子力放射線一般
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