直近5年度32件 · 全国15機関 · 科研費全体の8.0% · 通算249件
電子サイクロトロン加熱や低域混成波、中性粒子ビームなどによるプラズマ加熱・電流駆動の研究が、核融合科学研究所や東京大学、京都大学、九州大学などの機関で進められている。高効率な電流駆動を実現するための入射条件の最適化や、カットオフ密度を超える新しい加熱手法の開発、負イオン源の高性能化、球状トカマクの無誘導立ち上げなど、多様な課題に取り組む。実験と数値シミュレーションを組み合わせ、物理機構の解明を進めている。
この領域が扱うのは 電子サイクロトロン加熱、イオンサイクロトロン加熱、低域混成波、中性ビーム、中性粒子入射、オーミック加熱、電流駆動、電子サイクロトロン電流駆動、低域混成波電流駆動、プラズマ加熱、イオン加熱、ペレット入射、燃料供給 といった主題です。
この領域の課題の概要からまとめた、いま取り組まれているテーマ。
電子サイクロトロン波による加熱・電流駆動の高効率化を目指し、光渦を用いた新手法や上方入射条件の最適化などを研究している。
低域混成波で駆動されるトカマクプラズマの電流分布を直接計測し、非誘導電流駆動の物理機構を解明する。
セシウムフリー化やビーム集束性の改善、長寿命化を目指し、高周波負イオン源の開発やシミュレーションが行われている。
中心ソレノイドを用いないトカマクや球状トカマクの起動法として、EC加熱や局所ヘリシティ入射などの研究を進めている。
異常加熱やICRF加熱を数値シミュレーションで再現し、加熱・電流駆動の物理機構を明らかにする。
実験と数値シミュレーションを密接に組み合わせて加熱・電流駆動の高効率化と物理機構の解明を同時に進めている点が特徴。特に負イオン源の研究が多く、ITERを視野に入れたビーム集束性やセシウムフリー化の課題に取り組む。また、小型の球状トカマク装置を用いた無誘導立ち上げの実証研究も盛んである。
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2022年度以降に期間が続いている32件。概要は研究代表者本人が科研費に登録した文章です。
代表 Wang Hao研究部
高エネルギー粒子と波動の相互作用によるバルクイオンへのエネルギー伝達（異常加熱）は、磁場閉じ込めプラズマにおける重要な物理過程である。近年、ＡＳＤＥＸーＵｐｇｒａｄｅトカマクではアルヴェン固有モード（ＡＥ）と測地線音響モード（ＥＧＡＭ）が同時に観測され、従来装置を大きく上回る高出力異常加熱が報告されたが、その物理機構は未解明である。本研究では第一原理コードＭＥＧＡを用いて本現象を数値的に再現し、異常加熱をもたらす物理メカニズムと成立条件を整理・明確化する。
イオン異常加熱 · 波動粒子相互作用
KAKEN 26K07048代表 永岡 賢一研究部
ITER用準定常負イオンビームの開発において、高周波放電負イオン源のビーム集束性が直流放電負イオン源の2倍以上悪いという問題が喫緊の課題となっている。これを解決するためには、ビーム光学系の初段の静電レンズを構成する負イオンシース界面形成を明らかにする必要がある。 本研究では、シース界面の動的制御手法と、ビーム引出し界面の収差補正機構を新たに開発し、高周波放電負イオン源のビーム集束性を2倍以上改善し、ITER用負イオン源のビーム集束性の問題を解決するとともに、高性能集束負イオンビーム源が要求される医療分野等幅広い応用を可能とする基盤技術を構築する。
負イオンビーム集束性 · 高周波 · ペアプラズマ · シース界面 · 外部制御
KAKEN 25K00989代表 WANG Jialei研究部
Numerical assessments of ICRF heating are of great significance in developing and establishing operation scenarios of a fusion device, where kinetic effects of ICRF-generated fast ions should be seriously treated. In this project, a traditional minority ion ICRF heating and a novel three-ion ICRF heating for both stellarator and tokamak configurations will be assessed based on a self-consistent kinetic-MHD hybrid model.
Energetic Particle · ICRF Heating · Wave-particle Resonance · Shear Alfven Wave · Comprehensive Simulation · Kinetic-MHD Hybrid · MCF · 高エネルギーイオン
KAKEN 24K17032代表 坂本 隆一研究部
プラズマの中心領域では，核融合反応に伴い水素同位体がヘリウムに変換され続けるため，燃料である水素同位体をプラズマに供給して，ヘリウムによる燃料希釈を抑制することは，燃焼プラズマを制御する上で最も重要な要素である．本研究では，高温プラズマ中における固体水素の溶発過程と，溶発した水素がプラズマ中に均質化してゆく過程を，高空間分解能イメージング計測と高時間分解能スペクトル計測を組み合わせた新しい計測手法で調べ，プラズマへの粒子供給素過程を明らかにする．
粒子供給 · 固体水素 · 溶発 · 水素スペクトル · 高速分光 · 固体水素溶発 · プラズモイド · 核融合プラズマ
KAKEN 23K20230代表 宇佐見 俊介研究部
球状トカマクにおけるプラズマ合体を模擬した粒子シミュレーションを実施し、主に速度分布関数を解析することで、プラズマ加熱の根本機構を明らかにする。その上で、高温プラズマを作り出す効率のよい加熱条件を同定する。一方、用いる粒子コードの並列化・高速化や、可視化手法の開発も行う。また、東京大学の球状トカマク実験グループと、見出した加熱機構の検証、提案した条件での実験実施などの連携をする。
球状トーラス装置 · プラズマ加熱 · 粒子シミュレーション · 磁気リコネクション · イオン加熱 · リング速度分布 · 球状トカマク · 加熱
KAKEN 22K03581代表 本島 厳ヘリカル研究部
高速分光計測を用いて、磁場構造、背景プラズマ、プラズマ加熱条件が高密度プラズモイドの内部分布に与える影響について定量的に調べることが本研究の目的である。高密度プラズモイドとは固体水素が溶発した際にできるプラズマ塊である。イオン化されているため、磁場との相互作用を受けて複雑な挙動を示す。また、固体水素は一般的に背景プラズマからの熱流速によって溶発するが、加熱の際に生じる高速イオン、電子によっても溶発は影響を受ける。このため、上記の影響因子が高密度プラズモイドの内部分布および溶発量（溶発過程）にどのように影響を与えるのかを明らかにする。
固体水素 · 溶発 · 高速分光 · ファイバアレイ · 高速度カメラ · シュタルク拡がり · シュタルク広がり · 分光
KAKEN 19K03803代表 永岡 賢一研究部
ITERの負イオンビーム開発で問題となっているビーム集束性の課題に対して、高周波電場が直接負イオンビーム集束性に影響する効果を実験的に明らかにした。負イオンビーム引き出し界面であるメニスカスの高周波電場に対する応答は、パービアンス依存性から説明できることを明らかにし、高周波の影響を最小にするビーム運転条件を明らかにした。 この成果は、ITER-NBI開発研究の重要課題の解決に大きく貢献することが期待されている。また、新たなビーム集束の外部制御方法へ利用できるため特許出願を行っている。
負イオンビーム · ビーム集束性 · 高周波 · メニスカス · 負イオンシース · 負イオンビーム集束性 · ペアプラズマ · シース界面
KAKEN 18KK0080代表 井上 孟流新領域創成科学研究科
本研究は、低域混成(LH)波により形成されるトカマクプラズマにおいて、電流分布の形成過程を実験的に解明することを目的とする。電流分布は、磁気構造やMHD安定性を決定づける基本的かつ極めて重要な内部パラメータである。特に非誘導電流駆動により形成されるプラズマは非定型な分布を持つため、従来の物理モデルに依存した間接的な推定手法では高精度な把握は不十分である。本研究では、物理モデルに依存しない内部磁気プローブアレイを用いた直接計測手法を構築する。これを小型球状トカマク装置TST-2に適用し、複数の入射方式におけるLH波駆動プラズマの時空間発展を直接実測し、電流分布の形成過程を実験的に明らかにする。
電流分布 · 低域混成波 · 磁気計測 · 球状トカマク · 核融合プラズマ
KAKEN 26K17119代表 辻井 直人新領域創成科学研究科
本研究の目的は、トカマク型核融合炉の性能向上を目指して、高周波によるトカマクプラズマの非誘導電流駆動を定量的に理解し、中心ソレノイドを用いないトカマク運転手法を確立することである。電流駆動に使える高周波の中で、低域混成波には電流駆動効率が高いというメリットがあるが、効果的な制御には波の伝搬をサポートするプラズマを波自身が生成する複雑な非線形系を理解する必要がある。本研究では波とプラズマの相互作用や複数の電流駆動系の相乗効果を利用する電流駆動シナリオを偏光計を用いて実験的に検証する。実験結果は拡張電磁流体力学を含む数値計算により解析し、高速電子のドリフトが電流分布形成に果たす役割を明らかにする。
低域混成波 · 非誘導電流駆動 · トカマク · プラズマ · 核融合
KAKEN 22K03573代表 田中 遥暁工学系研究科
経済的な核融合炉である球状トカマク(ST)の安定維持に向け、(1)プラズマの電流駆動ならびにその不安定性制御のための中性粒子ビーム(NB)開発・実装並びに(2)発生した高エネルギー粒子のエネルギー測定を行う。爆発的なエネルギー変換である「磁気リコネクション」を応用して生成されたSTはプラズマのエネルギーが高く、不安定になりやすい。そこでNB入射で局所的なプラズマ平衡を目指し、従来の計測では判別が難しい高速粒子のエネルギー計測を併せることで核融合プラズマ不安定性制御への理解を進める。また共同研究先の英国トカマクエナジーへの派遣も通してさらに高磁場オペレーションでの加熱物理の統一的知見を獲得する。
イオンドップラー分光法 · 四重極状ポテンシャル · 面内電場 · NPA · NBI · NBI実装 · NPA容器製作 · 電磁石製作
KAKEN 20J21551代表 田辺 博士新領域創成科学研究科
本研究課題では、これまでの世界最大の球状トカマク合体生成実験MASTを超える新実験として注目される、英国トカマクエナジーST40との日英国際共同実験を実施し、超高磁場リコネクションにおける巨大加熱・輸送過程の解明およびその最適化、定常運転連結シナリオの開拓を推進する。現地実験直接参加のための派遣に加え、本研究では東京大学が得意とするイオンドップラートモグラフィによる、合体・リコネクションの加熱・輸送過程のイメージング計測を持ち込む実務協力を交えて研究を遂行する。
プラズマ・核融合 · 球状トカマク · 磁気リコネクション · プラズマ診断 · プラズマ加熱 · コンピュータトモグラフィ · 加速・加熱・輸送 · 核融合
KAKEN 20KK0062代表 小野 靖新領域創成科学研究科
２個のトカマクを合体するとポロイダル磁場の２乗に比例した高イオン温度を得る。この高出力合体加熱で，追加熱なし・安価な核融合プラズマ点火シナリオを確立する。磁場で決まる単位体積当たりの加熱出力を最大化するため，装置寸法を絞って高磁場化し，数keVのイオン温度と安定性が確保できる合体加熱を実現する。独自開発の２次元計測3種と粒子シミュレーションを画像比較して，合体生成される高ベータトカマクのホローな熱圧力・電流分布の安定性と輸送，特に絶対極小磁場と負磁気シアの効果を解明する。最後に合体加熱を制御して自在な熱圧力分布を形成し，中性粒子粒子ビームも駆使して合体加熱配位の安定化と輸送の最適化を試みる。
合体加熱 · 高ベータ化 · 第二安定化 · 球状トカマク · 核融合点火 · 磁気リコネクション · イオン加熱 · 絶対極小磁場配位
KAKEN 20H00136代表 出射 浩応用力学研究所
ろうそくの灯が維持されるような燃焼を伴う自律性の高いプラズマでは、外部からのプラズマの制御が難しい中、如何にプラズマを高性能化し、維持するかが課題である。一方、如何に効率良くプラズマを立ち上げるか、如何に安全にプラズマを立ち下げるかは、その制御性は高いものの、過渡的現象で克服すべき点が多く、同じく重要な課題である。本研究では、装置内に設置する必要があるコイルを極力用いず、外部の高周波設備で、如何に高性能・燃焼プラズマを立ち上げるか、またその立ち上げ機構の解明に取り組む。プラズマ立ち上げには、プラズマー波動の共鳴現象を用いるが、表裏一体の原理に基づく先進計測を用い、プラズマの成長過程を捉える。
電子サイクロトロン加熱・電流駆動 · 非誘導プラズマ電流立ち上げ · 球状トカマク · 電子サイクロトロン加熱電流駆動 · 非誘導プラズマ立ち上げ · 電子サイクトロトロン加熱電流駆動 · 合成開口解析 · 電子サイクロトロン放射計測
KAKEN 23K20839代表 西澤 敬之応用力学研究所
局所ヘリシティ入射法によるトカマクプラズマ立ち上げの効率化を行う。これにより従来型より経済性が大きく向上すると考えられている中心ソレノイドを用いないトカマク型核融合炉の実現を目指す。計測手法としてはプラズマのポロイダル断面トモグラフィーを用い、自己組織化により磁場配位が変化しトカマクプラズマが生成される過程を精密計測を行う。局所ヘリシティ入射に用いるプラズマ銃の制御パラメータとトカマクプラズマ中の各物理量の関係性を解明し、電子サイクロトロン電流駆動など他の外部電流駆動法に受け渡すことができる高温高密度プラズマを生成する手法を確立させる。
トカマク · 自己組織化 · トモグラフィー · 磁気リコネクション
KAKEN 23K13085代表 恩地 拓己応用力学研究所
トロイダル磁場の勾配が強い球状トカマクでは，加熱高周波を特定帯域内で選択することで複数の電子サイクロトロン（Electron Cyclotron, EC）高調波共鳴層がプラズマ閉じ込め領域に共存する状態を作り出せる．電子が数十keVのエネルギーを持つ場合，斜め伝播するEC波は電流駆動方向に動く電子に強く共鳴する．この共鳴条件の対称性の破れにより，電流駆動方向に動く電子は選択的に加熱され，正味の電流が流れる．本研究では制動放射硬X線を二次元計測して高エネルギー電子の空間分布を観測し，共鳴条件の対称性がどのように破れているかを実験的に調査する．
球状トカマク · 電子サイクロトロン加熱 · 制動放射 · 電流駆動 · 制動放射X線 · プラズマ · 高エネルギー電子
KAKEN 21K03510代表 黒田 賢剛応用力学研究所
核融合発電実現のためのプラズマ実験装置QUEST(九州大学)では近年、装置への導入を容易にする新設計電極を用いた同軸ヘリシティ入射(CHI)システムのプラズマの立ち上げ評価実験が行われている。このCHI手法による初期形成プラズマに電子サイクロトロン加熱を重畳することで高効率のプラズマ閉じ込めが期待される。本研究ではCHIによるプラズマ発展過程を理論的に明らかにすることにより高精度な数値予想を可能とし、電極形状及びコイル配置を変更した最適配位におけるCHIプラズマの形成を評価する。
球状トカマク · プラズマ立ち上げ · 核融合発電 · 非誘導電流駆動 · CHI · 電流駆動手法 · 磁場閉じ込め · 駆動電流増倍率の向上
KAKEN 19K14685代表 長崎 百伸エネルギー理工学研究所
電子サイクロトロン（EC）波を用いた加熱・電流駆動（ECH/ECCD）は、局在加熱・非接触性という特性から、磁場閉じ込め核融合プラズマの主要な加熱・電流駆動法として位置づけられている。カットオフ密度以上の密度領域を伝播できないという課題を解決するため、螺旋状波面と軌道角運動量を持つ光渦を用いたECH/ECCDという手法を提案する。スパイラルミラー（螺旋位相板）の最適化によってモード純度の高い光渦を生成するとともに、コルゲート導波管を用いた高効率伝送を実証する。プラズマ実験において伝搬・吸収を実験的に検証し、高密度プラズマ加熱・電流駆動を目指すとともに、加熱・電流駆動の物理過程を明らかにする。
光渦 · 電子サイクロトロン共鳴加熱・電流駆動 · ミリ波
KAKEN 26K00685代表 打田 正樹エネルギー科学研究科
球状トカマク(ST)型核融合炉の実現には中心ソレノイドを用いない無誘導起動法確立が望まれる。京都大学のLATEでは、電子バーンスタイン(EB)波加熱・電流駆動によりプラズマ電流をゼロから20kAまで立上げ、遮断密度を超えるSTの無誘導形成に成功した。ここでは高い磁力線方向屈折率を持ったEB波により、低域混成波と同等の高速な電流上昇率を達成したが、同時に高エネルギー補足電子群が最外殻磁気面外側に成長し、入射電力の大半を吸収すると伴に真空容器壁へ損失していた。本研究では、これを回避すべく新たな入射方法により直接周回粒子を加熱し電流駆動を行う立上げ方法を開発し、STのEB波起動法確立を目指す。
電子バーンスタイン波 · 電子サイクロトロン加熱・電流駆動 · 球状トカマク · トカマク起動 · 球状トーラス · 加熱・電流駆動 · 無誘導トカマク起動
KAKEN 24K00610代表 打田 正樹エネルギー科学研究科
核融合トカマク装置では、コイルは超電導となるため磁場の掃引速度に制限が加わり、起動時に印加できるループ電圧が低くなる。このため、トカマク起動の信頼度低下が問題となっている。一方、京都大学の低アスペクト比装置LATEにおいては、ループ電圧を全く用いることなくマイクロ波入射による電子サイクロトロン(EC)加熱のみで磁気面形成を行いトカマクを起動できることを実証し、特別な軌道を描く高速電子(CFP電子)が磁気面形成の鍵となっていることを明らかにした。本研究では、ITER等の通常アスペクト比装置においてもこのCFP電子の閉込めを確保する方法を開発し、EC加熱による超電導トカマク起動法の確立を目指す。
無誘導トカマク起動 · 電子サイクロトロン加熱・電流駆動 · 電子作ロトロン加熱・電流駆動 · トカマク起動 · 高速電子 · 無誘導立上げ · 電子サイクロトロン加熱 · 球状トカマク
KAKEN 21H01062代表 辻村 亨工学部
電子サイクロトロン（EC）加熱は核融合プラズマの外部加熱法として有用であるが、EC波はカットオフ密度以上の高密度領域を伝播できない。その課題に対して、近年注目を集める、螺旋状波面と軌道角運動量を持つ光渦と呼ばれる特異な電磁波を使うことで、カットオフ密度以上の高密度領域を伝播できることを示唆する基礎理論を構築した。本研究では、基礎理論で課された近似を行わない高次の理論展開を行い、より正確な伝播特性を示す。また螺旋状波面を持つ正常波から異常波あるいは有限電子温度下での電子バーンシュタイン波への新しい直接モード変換を検証する。以上の成果に基づき、従来の課題を克服した新しいEC加熱法を提案する。
電子サイクロトロン波 · 光渦 · 伝搬 · プラズマ加熱 · ミリ波 · 電子サイクロトロン加熱 · 軌道角運動量 · 核融合プラズマ
KAKEN 22K03580代表 辻村 亨工学部
電子サイクロトロン (EC) 波によるプラズマ加熱の高効率化と加熱位置制御は核融合炉実現に向けた必須課題である。本研究の学術的問いはEC加熱において従来無視してきた光の軌道角運動量が異方性媒質である磁化プラズマ中の伝搬にどのように作用するか、である。そこで本研究では光のスピン・軌道角運動量の相互作用によるEC波の伝搬軌道のズレを数値計算と実験で検証する。またこの新しい効果を考慮したEC入射による高効率加熱および高精度な加熱位置制御を実証する。
電子サイクロトロン波 · 磁化プラズマ · 光渦 · 軌道角運動量 · プラズマ加熱 · Berry曲率 · スパイラル位相ミラー · ミリ波伝送系
KAKEN 19K14687代表 宮本 賢治学校教育研究科
本研究は、核融合・高エネルギー加速器に不可欠な高周波(RF)負イオン源の根本的性能限界である悪いビーム収束性の原因を解明し、その革新的改善策を提示することを目的とする。RF負イオン源でビーム収束性が悪い理由として、RF電磁場による引出界面の振動や高い負イオン温度が指摘されている。そこで本研究では、RF負イオン源のプラズマ生成部から負イオン引出・加速領域を総括的にモデル化し、シースや引出界面の形成過程と負イオンビーム引出領域における負イオン輸送過程を解析する。RF負イオン源でビームの収束性を制限する物理的要因を突き止め、高性能RF負イオン源の設計指針を提示する。
負イオン · プラズマ · イオンビーム · 数値シミュレーション
KAKEN 26K07045代表 宮本 賢治学校教育研究科
本研究は重水素負イオン源について、運動論的粒子モデルに基づく数値計算シミュレーションにより、負イオン源のドライバー領域から引出・加速部までを総括的にモデリングし、「研究の目的」に挙げた同位体効果と呼ばれる水素の場合と異なる物理特性のメカニズムを解明することが目的である。そして得られた知見により、核融合や医療用加速器等において、研究開発が進められている重水素負イオン源の実現に貢献する。
プラズマ · 核融合 · 加速器 · 重水素 · 負イオン源 · 数値シミュレーション · PIC法 · モンテカルロ法
KAKEN 19K03783代表 吉田 雅史電気工学科
本研究では，核融合プラズマ加熱など幅広く応用される水素負イオンビームについて，大電流かつ長期間安定的な生成のためのセシウムを用いた負イオン生成法に着目し，セシウム層厚さだけでなく，実機水素負イオン生成部(負イオン源)に残留する酸素との反応による負イオン生成効率劣化現象を明らかにする．それに基づき，国際熱核融合実験炉ITERで要求される負イオンビーム3600秒を安定して生成可能なセシウム導入量の低減したメンテナンスレス負イオン源を実現する．
水素負イオン · セシウム · 中性粒子入射装置
KAKEN 25K07266代表 利根川 昭理学部
本研究室で独自に開発した高密度シートプラズマを非セシウム型負イオン源に応用することで、世界トップレベルの負イオン電流密度を得ることに成功している。本研究では、この負イオン源に電子エミッターと軟磁性体を用いた磁気フィルターを組み入れることにより、連続運転、長寿命・メンテナンスの容易な原型炉用非セシウム型プロトタイプ負イオン源（TPDsheet-NIS）の基盤技術を確立する。本研究を遂行することにより、現在開発されている核融合装置加熱用負イオン源の多くの課題を根本的に解決することだけでなく、将来の核融合研究の実用化の基盤技術として大きな貢献をすることができる。
核融合NBI加熱 · 非セシウム型負イオン源 · シートプラズマ · 体積生成法 · TPDプラズマ源 · 解離性付着 · 磁気フィルター法 · 第2陽極バイアス法
KAKEN 23K22479代表 清野 智大工学研究科
トカマク型核融合炉では、プラズマ中を流れる電流の生成(電流駆動)が必要不可欠である。電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)は電流駆動手法の一つであり、ミリ波帯の高周波を入射することで電流駆動を行なう。ECCDは他手法と比較して工学的な利点を持つが、電流駆動効率が低いという課題がある。本研究では入射波による電子の速度分布関数の変形に着目し、(1)入射条件の最適化、(2)高パワー入射、および(3)複数入射波による多段階加速によって電流駆動を担う高エネルギー電子を増大させ、ECCDの電流駆動効率を改善することを目的とする。
電子サイクロトロン電流駆動 · 電流駆動効率 · 原型炉 · パラメータスキャン · 上部入射 · 速度分布関数
KAKEN 22KJ0179代表 波場 泰昭経営学部
本研究課題では，負イオンビームの速度分布関数と負イオン源の引出領域における負イオンの生成・輸送過程との関係を明らかにし，その知見をもとに負イオンビームの集束性を極限まで高める．本研究代表者は，負イオン源から引き出されたビームには複数の速度分布成分が内在しており，これがビームの集束性を制限していることを既に明らかにした．そこで，各速度分布成分の起源を明らかにすることで，負イオン源が固有に持つ最適なビーム引出条件を提示する手法を確立する．このような，プラズマからの粒子引き出しの理解と制御は普遍的な要請で，プラズマプロセスで重要となる表面反応の均一性向上等，幅広い応用分野への波及効果が期待できる．
負イオンビーム · 負イオン源 · 速度分布関数 · 位相空間構造 · 発散角 · 核融合発電 · ビーム集束性 · ビーム
KAKEN 22K14023代表 柳原 洸太那珂フュージョン科学技術研究所 先進プラズマ研究部
電磁波ビーム入射による電子サイクロトロン共鳴加熱は、将来の核融合炉において有望な加熱・制御手法として期待される一方、その電流駆動効率の低さから、現状は補助的な活用に留まっている。電流駆動効率を増大させる新しいアイデアとして、装置上方からの接線方向入射が提案されているが、相応しい計算コードが無いために、その予測シミュレーションは不完全であった。新しい準光学光線追跡コード(PARADE)に基づき、入射電磁波ビームの位相・強度分布の崩れまで考慮した駆動電流の予測を実現することで、電流駆動効率を最大化させる電磁波ビームの準光学的な上方入射条件を精査する。
準光学 · 光線追跡 · 電子サイクロトロン共鳴加熱 · 電子サイクロトロン電流駆動 · 散逸 · 回折 · 散逸性伝搬
KAKEN 21K13905代表 藤田 宜久生産工学部
電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)はプラズマ加熱の代表的な方法の一つである．ラゲールガウスビームは3次元的な位相構造からくる自由度により，効果的に共振させることができるため，さらなる加熱効率の向上が期待できる．しかしながら，既存伝送路ではラゲールガウスビームの伝播を想定していないため，伝播可能性を調査する必要がある．既存加熱装置を改変することはリスクを伴うため，理論計算をもとにした数値シミュレーションを用いる．現在の ECRH 装置ではコルゲート導波管が用いられており，その固有モードはハイブリッドモードである．そこで，ラゲールガウスビームのハイブリッド化も行う．
光渦 · ECRH · 円筒導波管 · コルゲート導波管
KAKEN 20K14444代表 三枝 幹雄理工学研究科(工学野)
本研究では170 GHz帯MW級ミリ波の数kHzでの高速切替えを目指し、世界で初めての固有振動を用いた広帯域大電力ミリ波帯高速スイッチの開発を目指す。具体的には、円形コルゲート導波管で構成されたリング共振器のマイターベンドの反射板を、小型振動発生器により高速に振動させることでリング共振器の周長を変化させ切り替えを行う。その際、kHzオーダーの高周波数振動には非常に大きな加速度を必要とするため、振動鏡の固有振動を利用した高速振動反射鏡を開発する。そして最終的に、真空封止と水冷却が可能な固有振動反射鏡を用いた広帯域大電力ミリ波帯高速スイッチを開発する。
核融合 · 新古典ティアリングモード · 電子サイクロトロン電流駆動 · ジャイロトロン · 高速スイッチ · ミリ波 · トカマク · 大電力
KAKEN 19K03789代表 FENG Shuangyuan創成科学研究科
本研究では，高仕事関数材料のアルミニウム（Al）電極を用いた画期的なCsフリーの負イオン生成手法を提案する．この革新的アプローチでは，「プリカーサー」と呼ばれる負イオン生成の「中間粒子」に着目し，独自の多段電極系を備えた装置と精密な質量・エネルギー分析技術を組み合わせることで，これまでブラックボックスであった負イオン生成のメカニズムを定量的かつ体系的に解明することを目指す．特に，Al電極に特有の強電界領域におけるプリカーサーの生成・引出・崩壊過程を詳細に解明し，負イオン生成効率との相関を明らかにする．
水素負イオン
KAKEN 26K17113代表 大津 康徳理工学部
核融合プラズマ加熱電流型中性粒子ビーム装置では、低気圧かつ高密度プラズマを有する高出力の負イオン源が必要とされているが、従来の方式では長時間安定駆動が課題となっている。その解決のためには、アルカリ金属フリー、高密度・低電子温度、メンテナンスフリーの３つが障壁となっており、喫緊かつ切迫した課題である。本研究では、それらの課題を解決させるため、研究代表者が見出した高周波リング状ホロー放電方式に、ナノ構造量子効果を駆使させることにより、これまでにはない新しいホロー磁化放電による高密度水素プラズマを実現させる。
カーボンナノウォール · ホロー電極 · 高密度水素プラズマ · 磁石 · 水素ガス · メタンガス · 負イオン · ナノ構造体
KAKEN 23K22467出典: KAKEN 科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）。 領域の振り分けは課題の概要をLLMに読ませて行っており、一つの課題は最も中心的な1領域にだけ 数えています。集計の考え方は 日本の核融合 を参照してください。
世界の論文で見た「加熱と電流駆動」の50年