Plasma Physics and Controlled Fusion is a monthly publication dedicated to the dissemination of original results on all aspects of plasma physics and associated science and technology.
公式サイトImpact Factor
2.2
Citescore
4.5
The studies cover a broad spectrum from fundamental plasma physics to engineering-oriented applications, with impactful progress in laser-driven particle acceleration and attosecond physics, improved understanding of ELM mitigation and edge transport via magnetic perturbations, novel diagnostic methods using X-ray imaging, reflectometry, and laser-induced ablation spectroscopy, and advanced simulation tools such as neural network torque prediction and integrated modeling frameworks. The trend emphasizes the integration of experimental and numerical approaches, the rise of machine learning for real-time control, and the pursuit of high-fidelity multi-scale simulation for future fusion reactors.
プラズマウェークフィールド加速器（PWFA）は、将来の高エネルギー物理や産業応用が期待される新しい加速方式です。実用化には、加速・集束ビームを長距離にわたり安定に輸送する課題があります。本研究では、ビーム輸送路を低密度プラズマで満たし、外周の高密度プラズマと組み合わせた「層状プラズマ導波路（LPW）」を提案しました。解析計算と2.5次元PICシミュレーションにより、電子バンチ列が励起するウェークフィールドが、ドライブバンチと加速バンチ（witness）の両方を同時に加速・集束できることを示しました。特定の密度比で、電子・陽電子ビームの同時加速も可能と予測され、今後の長尺モジュールでの検証が期待されます。
2026
液体スズターゲットに高熱流束を照射すると、表面近くにスズ蒸気とプラズマが形成されます。本研究では、OLMAT装置で水素ビームとレーザーによる熱負荷を加え、その挙動を調べました。ターゲット温度が上がるとスズ中性粒子の蒸発が増え、プラズマ密度も上がりますが、ある温度以上ではスズイオンの生成効率が下がります。これはスズ原子とイオンの衝突が増えるためです。衝突の頻度を表すパラメータを導入すると、温度上昇に伴い100倍以上大きくなることが分かりました。この衝突性の増大は、ターゲット表面への熱流束を弱める効果と対応しており、プラズマが散逸的・衝突的領域に遷移していることを示しています。
2026
この論文は、核融合用の負イオン源SPIDERを2次元流体モデルでシミュレートするコードFSFS2Dの物理と数値手法を説明しています。中性ガス流、プラズマ化学、RF結合、磁気フィルターを通る輸送を自己無撞着に扱います。最近の改良として、重粒子（原子・分子・イオン）の温度方程式を追加し、その影響を調べました。ラングミュアプローブ計測との比較で軸方向密度分布は良い一致を示しました。温度計算により、原子・分子・イオンで温度差が大きく、低密度領域で重水素温度が上昇すること、RF電力の約3分の1だけが化学反応に使われること、原子と正イオンは化学過程で、分子と負イオンは弾性衝突で主に加熱されることが分かりました。また、RF出力・ガス圧・磁場強度への感度も評価しています。
2026
この論文では、Wendelstein 7-X（W7-X）のX線イメージング結晶分光器（XICS）によるトモグラフィー逆変換コードを改良し、プラズマ中の平行流（磁力線に沿った流れ）の影響を考慮しました。従来は視線がほぼ垂直であるため平行流を無視していましたが、非圧縮条件からプフィルシュ・シュリューター流を計算し、視線の幾何学（垂直流と平行流の割合）を組み込むことで、測定される流れの式を更新しました。実際のデータに適用したところ、径電場と磁気面平均垂直流の大きさが約半分に減少し、ネオクラシカル理論や電荷交換分光法の測定値と良く一致しました。これにより、プラズマの回転や電場の理解が進みます。
2026
核融合炉では、プラズマが壁材料に当たることで材料が損傷し、燃料が保持されます。これを調べるには、壁のその場診断が重要です。本研究では、線形プラズマ装置にレーザー誘起アブレーション分光法（LIAS）を開発し、磁場が信号に与える影響を調べました。さらに、実際の核融合装置HL-3の壁試料に応用し、水素の保持信号を捉えることに成功しました。この技術は、核融合装置の壁の状態や燃料保持をその場で診断するのに役立つと期待されます。
2026
この研究では、核融合実験装置JETの水素(H)、重水素(D)、トリチウム(T)の3種類の燃料を使った低出力プラズマの閉じ込め性能を、統合シミュレーションコードJETTO-TGLFを使って検証しました。モデルはDとTのスケーリングをよく再現しましたが、高密度のHプラズマではずれが見られ、全体として閉じ込め時間を約20%過大評価しました。調整されたSAT3モデルは精度を改善しましたが、同位体スケーリングのずれは解消されませんでした。
2026
この論文は、磁場閉じ込め核融合装置の周辺プラズマを調べるためのマルチパス光学診断システムの設計と性能評価を扱っています。TCABRトカマクに適用し、レーザー誘起電離による中性水素密度と、トムソン散乱による電子温度・密度を同時に測定します。長いレーザーパルスでは、HおよびHについて高い光子収量が期待され、統合されたマルチパスTSシステムのシミュレーションでは、既存のシングルパス構成と比較して検出可能な散乱光子が約8倍増加すると予測されています。
2026
レーザープラズマ陽子加速は、がん治療や高速点火核融合に有望ですが、高効率と高収束を両立するのは困難です。本研究は2次元PICシミュレーションで、近臨界密度プラズマ入り微細構造ターゲットの形状を比較しました。矩形管や漏斗より、ストレートコーンや発射体形状が優れ、特にストレートコーンで最大181.7MeVの陽子と良好な収束を実現。コーン形状が高温電子を集め、シース電場を長時間維持します。相対論的自己集束と電子の反射の相乗効果が高加速を生み、将来の高繰り返しレーザー向け設計に役立ちます。
2026
本論文は、Wendelstein 7-X（W7-X）ステラレーターのイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）アンテナに組み込まれたマイクロ波反射計について述べています。この診断装置はXモードで動作し、アンテナ直近のプラズマを測定して、高周波電力結合に影響する局所的な密度条件を調べます。専用の校正手順を開発し、補正したビート周波数から再構成された電子密度分布は、トムソン散乱やアルカリビーム発光分光法の結果と良く一致しました。ICRH投入中でも測定可能で、全体の密度ランプアップに対する期待どおりの応答を示しました。これらから、本反射計が信頼できるエッジ密度測定を可能にし、W7-Xでの今後のICRHプラズマ研究の基盤となることが示されました。
2026
強力なレーザーとプラズマの相互作用で発生する高次高調波は、極端紫外やX線の光源として期待されていますが、その空間特性が実用化の妨げとなっていました。2次元の粒子シミュレーションを用いた本研究では、レーザーの横方向プロファイル（ビームウエスト半径やスーパーガウス形状）を調整することで、プラズマ表面の曲率を変え、高次高調波の集光性や明るさを制御できることを示しました。ビームウエスト半径を大きくすると高調波の発散角が小さくなり、スーパーガウスレーザーを用いると高調波の幅を大幅に狭めつつピーク強度を高められます。これにより、レーザー形状が高調波のビーム特性を最適化する重要なパラメータであることが明らかになりました。
2026
強いレーザーパルスと磁化された相対論的熱プラズマの相互作用を粒子シミュレーションで調べた。非相対論的熱プラズマでは、背景磁場で決まる波長で鋭い共鳴吸収が見られる。一方、電子がマクスウェル・ユットナー分布に従う相対論的熱プラズマでは、電子の相対論的因子の分布によりサイクロトロン周波数がばらつき、共鳴スペクトルが大幅に広がる。各波長での吸収強度は、その場所で共鳴条件を満たす電子の数と相関する。このブロードニング機構は、天体物理や強レーザーと標的の相互作用における相対論的熱プラズマ状態の診断に役立つ。
2026
この研究では、高強度レーザーとプラズマの相互作用で発生する高次高調波パルスを利用し、薄いターゲットに照射することで、アト秒（10^-18秒）オーダーの極短電子バンチを生成する方法を提案し、シミュレーションで実証しました。2次元粒子シミュレーションにより、得られた電子バンチは約130アト秒の持続時間を持ち、数ピコクーロンの電荷を有することがわかりました。また、レーザー強度とターゲット位置を最適化することで、7レーザー周期にわたって安定したバンチ生成が可能であることを示しました。この手法は簡便な構成で超短電子バンチを実現でき、アト秒科学や高エネルギー物理への応用が期待されます。
2026
核融合プラズマを加熱する方法の一つであるイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）について、新しい恒星器CN-H1を対象に初めて3次元シミュレーションを行いました。その結果、従来のH-1ヘリアック実験で観測された電子温度の端部ピークを合理的に説明できます。さらに、より効率的にイオンを加熱する新しい方式を提案しました。アンテナ近傍の密度を上げ、周波数を軸上の共鳴に合わせ、少数イオン濃度を10％～20％にすると、高速波が減衰領域をトンネルして共鳴面に到達し、電子よりイオンの吸収が優勢になることが分かりました。また、CN-H1の非軸対称形状に起因するトロイダル方向の大きな変化も明らかになりました。今後のICRH実験に向けた新たなパラメータ指針を提供します。
2026
ITER計画で使用される高速イオン損失検出器（FILD）の設計と検証の最新成果を紹介します。プラズマ中の高速イオンが逃げる様子を計測する装置で、プローブヘッドの形状や挿入深さを変えた場合の粒子軌道をスーパーコンピュータでシミュレーションしました。また、装置をプラズマに近づける駆動機構の強度解析や熱変形の評価も行いました。光検出部には放射線に強いレンズや鏡を使用し、ノイズを抑える設計です。これらの成果により、ITERの全運転期間で信頼性の高い計測ができる見通しです。
2026
本研究では、非対称ノズルを用いた新しいガスターゲットに超高強度フェムト秒レーザーパルスを照射することで、高エネルギー・高電荷の電子源を実証しました。非対称ノズルの利用により、加速電子の最大エネルギーを少なくとも2倍以上に増加させ、平均電荷は約100 pCを達成しました。電子はレーザー航跡場加速（LWFA）機構により加速され、粒子インセルシミュレーションにより、イオン化とダウンランプ注入機構を介して電子が注入されることが示されました。この電子源は、放射線治療などの高線量・超高エネルギー電子応用に有望な候補です。
2026
本論文は、軟X線放射から電子温度を推定する2フォイル法を確率的に定式化し、一般化したものです。COMPASS-Uトカマクでの応用を想定し、合成データを用いて性能を評価しました。タングステン線放射を無視すると電子温度を大幅に過小評価することがわかり、これを解決するために不純物の線放射を考慮した一般化手法を提案しています。この手法は、2つの異なるフィルタを持つ検出器の放射率比から、電子温度、電子密度、実効電荷、タングステン密度を推定します。シミュレーションにより、パラメータ空間で感度が電子温度支配、不純物支配、両者の結合依存の3つの領域に分かれることを示しました。
2026
本研究は、トカマク装置のリミッターに逃走電子が衝突して発生する制動放射（X線）を利用し、その衝突位置を推定する手法を検討しました。Geant4シミュレーションで前方モデルを構築し、トモグラフィ逆解析で検出器信号から位置を推定します。少数の検出器でも衝突位置の特定は可能ですが、ピッチ角の推定にはより多くの検出器が必要です。GOLEMトカマクの5台の検出器を用いた実験で、衝突位置の特定に成功しました。これは、厚ターゲット制動放射が逃走電子損失の診断に有効であることを示しています。
2026
水中での電気火花放電により発生するプラズマを、純銅、純モリブデン、銅とモリブデンの等量混合物、銅被覆モリブデンという4種類の金属顆粒間で発生させ、その特性を発光分光法で調べた研究です。励起温度はボルツマンプロット法、電子密度はシュタルク効果によるスペクトル線の広がりから決定しました。また、局所熱平衡とプラズマの電気的中性を仮定した簡易モデルを用いて、発光強度からプラズマ組成を算出しています。この研究は、放電プラズマを用いた金属錯体の合成条件の最適化に役立つ基礎データを提供します。
2026
この研究では、小型のプラズマフォーカス装置（3kJのMather型）を用いて、重水素（D2）に少量のアルゴン（Ar）を加えた混合ガスでの放電を調べました。D-D核融合反応による中性子収量（Yn）に与える影響を、さまざまなガス圧力と混合比で系統的に調べた結果、純D2と比較して98.9%D2+1.1%Arで最大22%の収量増加が見られました。さらに、放電前のチャンバー排気が収量向上に効果的であること、プラズマの圧縮モードが安定・準安定・不安定の3つに分類され、不安定モードほど高速圧縮・フィラメント構造・ホットスポットが現れ、高い中性子収量を示すことが分かりました。これは放電の統計的性質の変化が原因と考えられます。プラズマ核融合や中性子源の研究に重要な知見です。
2026
ウォームデンスマター（WDM）物理学は、固体とプラズマの中間状態にある物質を扱う分野で、レーザー技術や計算シミュレーションの発展により近年大きく進歩しました。本ロードマップ論文は、WDMを記述・生成・診断するための理論手法と実験技術の最新の状況と課題を整理し、天体物理学や慣性核融合、新材料合成への応用を展望します。学生にも理解できるように、基礎から応用までを俯瞰しています。
2026
陽子-ホウ素核融合は無中性子クリーンエネルギーとして有望ですが、超高イオン温度と強力な磁場閉じ込めが必要です。球状トカマク(ST)は有力候補ですが、強いトロイダル回転と質量差により遠心分離や静電分極といった多流体効果が生じ、従来の単流体モデルでは不十分です。本研究では、計算の頑健性と物理的精度を両立した還元多流体平衡モデルを開発しました。このモデルをENNグループの実験装置EHL-2と炉規模EHL-3Bに適用し、イオンマッハ数が高いとき、遠心力でホウ素が低磁場側に蓄積し、約10kVの内部電位が発生することを示しました。この結果は、p-B炉設計において多流体モデルの必要性を確認するものです。
2026
DIII-Dでの実験で、トロイダルモード数n=1の外部共振磁場摂動(RMP)によるELM(周辺局在モード)抑制の可能性を調査しました。奇妙パリティのコイル配置で100ms間の完全抑制に成功し、ELMスパイクの消失やペデスタル回転の増加など抑制の特徴を観測しました。しかし、エッジとコアの共鳴フラックスを最適化した配置では、密度ポンプアウトの増加は見られたものの抑制には至りませんでした。また、高nでは草状ELMへの分岐が見られ、大型のタイプI ELMは持続しました。これらの結果は、将来の核融合炉での低n RMP利用に向けた重要な知見を提供します。
2026
この研究は、ITERの15MAベースラインシナリオにおいて、高電荷数のタングステン不純物イオンが共鳴磁場摂動（RMP）へのプラズマ応答に与える影響を数値的に調べたものです。タングステンの寄与はドリフト運動論モデルで、バルク熱粒子の寄与は流体近似で計算しました。主な結果は、(i)タングステンのドリフト運動論的寄与は流体モデルと比べてプラズマ応答への影響が小さいこと、(ii)新たな指標に基づくと最適なコイル位相が従来と異なること、(iii)ELM制御に最適なRMPは端部でタングステンの大きな粒子流入を引き起こすこと、です。これはITERのタングステン壁とRMP-ELM制御の両立可能性に重要な知見を与えます。
2026
JETトカマクのLモードプラズマにおいて、外部磁場摂動によって誘起されるロックモードとプラズマのトロイダル回転との相互作用を調べました。非破壊的コンパススキャン法を用い、オーミック加熱プラズマではコア広範囲で回転が減速するが、中性粒子ビーム加熱では減速が大幅に抑えられることを観測しました。RFXlockingコードを用いて電磁力と新古典トロイダル粘性の役割を解析し、密度掃引ではコアのプロファイル遷移が起こることも示されました。
2026
核融合プラズマの大規模不安定性は通常MHDで扱われますが、運動論的効果が影響することがあります。本研究では、ドリフト運動論的MHD方程式をスペクトル法で解く新しいコードを提案しました。ケース・ファンカンペン法に基づくこのコードは、円柱形状の解析解と比較して検証されています。高エネルギー粒子はスーダムの交換型不安定性を相殺して安定化する一方、中程度のエネルギー粒子は共鳴によって新しい運動論的不安定性を引き起こすことが示されました。この研究はプラズマの安定性理解に貢献します。
2026
磁気リコネクションで生じる磁気島（フラックスロープ）は、太陽フレアや磁気嵐など様々な宇宙・天体現象で重要な役割を果たします。本研究は、計画中のSPERF-TREX実験装置で起こる三次元（3D）磁気リコネクションを対象に、数値シミュレーションで二次磁気島の形成と進化を調べました。リコネクションで薄い電流シートができ、プラズモイド不安定性により二次島が生まれ、Xラインが一対の3D磁気ヌル点に変わることなどを発見しました。さらに、3Dリコネクション率の計測手法を電場の積分から検証しました。今後の実験検証に役立つ重要な予測です。
2026
核融合プラズマの回転制御には、3次元磁場によるトルク密度の高速予測が必要です。本研究では、MARS-Fコードで計算した複数のトカマク装置の3次元平衡データベースを用いて、ニューラルネットワークTORQSNetを開発しました。NTVトルク、電磁トルク、レイノルズ応力トルクの動径分布を迅速に再現でき、4つの装置間での汎化性能も示しました。また、プラズマ回転と抵抗の影響を学習し、コアトルク低減と周辺トルク増加を再現することで、ELM抑制の最適化への応用が期待されます。
2026
この論文は、トロイダル回転と圧力異方性を考慮した軸対称磁気平衡を計算する新しいコードを紹介しています。逆アスペクト比展開からのずれを正確に捉え、特に有限アスペクト比とプラズマの伸長形状がシャフラノフシフトに大きな影響を与えることを示しています。また、垂直方向の圧力異方性が強い場合の形状変化を調べ、従来のベータ値では異方性や回転の影響は小さいことを確認しました。学生にも理解しやすいように、磁気平衡の基礎と計算手法の改良点が説明されています。
2026
この研究では、核融合装置HL-2Aの実形状を用いて、超音速分子ビーム入射（SMBI）を高磁場側と低磁場側から行った場合の2次元シミュレーションを実施しました。その結果、高磁場側からの入射の方がプラズマ内部まで粒子が浸透し、閉じ込め領域内のイオン密度が1.5〜2倍に向上することが分かりました。また、エッジ温度の低下も大きくなりました。これは、高磁場側の磁力線の傾きが小さいため、ビームが磁場に沿って効果的に輸送されるためと考えられます。この成果は、将来の核融合炉での燃料供給効率向上に役立つと期待されます。
2026
ベリリウム（Be）は核融合炉の第一壁材料や増殖ブランケットに使われます。運転中にBeが飛散し、光学部品を含む表面に付着します。付着したBeは酸化されてBeOとなり、光学特性を劣化させ、プラズマ中にBeやOを放出します。本研究では、低温プラズマモデリング用のAr/O/Be反応機構を、計算された励起・電離・運動量断面積から構築しました。Beと性質が似ているアルミニウム（Al）を代理として使うことがありますが、Ar/O/Al機構と比較した結果、プラズマ密度は似ているものの拡散速度は異なり、Alを代理に用いる限界が示されました。反応器全体のガス流れを正しくモデリングすることが、BeOの再付着予測に重要であると結論づけています。
2026
FreeGSNKEパルス設計ツール(FPDT)は、トカマク核融合プラズマのシナリオと制御戦略をコンピュータ上でテスト・設計するためのオープンソースのPythonフレームワークです。FreeGSNKE平衡計算ソルバーと、モジュール式でカスタマイズ可能な仮想プラズマ制御システム(PCS)を組み合わせ、プラズマ電流、位置、形状をフィードバック制御します。軸対称性を仮定し、プラズマ平衡の時間発展やコイル電流をシミュレーションできます。MAST Upgradeトカマクのフラットトップ相での実験データと非常に良い一致を示しました。このツールにより、物理トカマクでの高価で反復的な実験を減らし、再現可能で協力的な研究を促進できます。
2026
本研究は、HL-3トカマクのICRHアンテナに加わる熱負荷を解析したものです。重水素-トリチウムおよび水素-重水素-ヘリウム3プラズマにおける6MWのICRH+5MWのNBI加熱（5秒パルス）の条件下で、プラズマ放射、高速イオン損失、RF損失による熱流束を評価しました。その結果、プラズマ放射が全体の約60%を占め、高速イオン損失が25%、RF損失が15%であることが分かりました。過渡熱解析では、最初の加熱サイクルで約300℃、2回目で約450℃に達し、各サイクルで約150℃ずつ累積的に上昇しました。この結果から、リアルタイム温度監視と能動冷却システムの重要性が示されました。
2026
この論文は、量子多体系で情報のスクランブリングを測る「時間順序外相関関数(OTOC)」を、乱流現象にも応用できるよう拡張したものです。プラズマ乱流を記述する長谷川-三間方程式を対象に、Wigner-Weyl変換やMoyal括弧を使うことで、古典極限でのOTOCが「乱流場の2つの物理量の間のLie-Poisson括弧の2乗」になることを導きました。これにより、ある物理量に対する小さな摂動が、時間とともにどのように他の物理量へ影響を及ぼすかを定量化できます。特に強い帯状流がある場合、OTOCは初期には時間の2乗で増大し、長時間後には帯状流のせん断効果により非帯状成分が高波数へ散乱されて、逆2乗則で飽和することが解析的に示されました。この結果は、乱流における情報混合の仕組みを理解する新しい指標を提供します。
2026
レーザープラズマ航跡場加速では、レーザーの強度ピーク速度を光速より遅く（亜光速）制御する速度制御時空間（ST）パルスが注目されています。本論文は、このSTパルスを粒子シミュレーション（PIC）で正確かつ効率的に扱うための設計手法を提案します。真空の厳密解の重ね合わせを用いて初期条件を作成し、OSIRISコードでの実装方法を示しました。さらに、STパルスがプラズマと相互作用して形状が変わることや、長距離シミュレーションのコストを削減する連続壁注入法の有効性を実証しています。これらは、STパルスを使った次世代レーザー加速器の設計に役立つ実用的な指針です。
2026
この論文では、新しく開発されたモンテカルロ不純物輸送コード「Flan」が紹介されています。Flanは、Gkeyllというコードで計算された乱流プラズマ中を飛ぶ不純物粒子を、ローレンツ力を使って追跡し、粒子の完全なジャイロ軌道を再現します。衝突はNanbuアルゴリズム、電離・再結合はADASデータを利用します。DIII-DのLモード遠スクレイプオフ層を模擬し、衝突モデルの有無でタングステンの輸送がどう変わるかを調べました。衝突ありでは拡散係数が0〜1.0 m2/s、ピンチ速度が-100〜100 m/s、衝突なしではそれぞれ0〜0.3 m2/s、-50〜50 m/sとなりました。実験のプローブデータともよい一致が見られ、Flanが解釈ツールとして有用であることが示されました。さらに、原子番号が大きい不純物ほど壁から遠くへ輸送される傾向も確認されました。
2026
プラズマ乱流中の粒子分布関数の複雑さを測る新しい手法を提案しました。特異値分解（SVD）と情報理論的エントロピーを組み合わせ、速度空間の構造の複雑さをフォン・ノイマンエントロピー（vNE）として定量化します。数値シミュレーションで波数ごとのvNEを調べると、低波数では低く、高波数で増加することがわかりました。これは、ランダウ共鳴による平行方向の位相混合が主な原因であることを示唆しています。この手法は、あらかじめ基底を仮定せずに複雑さを評価できるため、ジャイロ運動論的乱流の位相混合過程を理解するのに役立ちます。
2026
この研究では、トカマク端部のペデスタル領域で、プラズマ形状の変化が乱流と輸送に与える影響を、ジャイロ運動論コードGENEで調べました。局所線形シミュレーションで多彩な微視的不安定性を確認し、大域的シミュレーションでは形状を強くすると乱流が抑えられ、ペデスタル密度が増加しました。電子スケールの熱輸送も評価し、実験とよく一致しました。
2026
この研究では、HL-2Aトカマク装置のダイバータにバイアス（電圧印加）を行うと、スクレイプオフ層に電流が流れ、共鳴磁場摂動（B-RMPs）が発生することを説明しています。これにより、Hモードプラズマでストライク点の分裂が明確に見られ、ELM（周辺局在モード）が大幅に緩和されました。実験結果を理解するため、3次元端部輸送シミュレーションコードEMC3-Eireneを用いた世界初の数値解析を実施しました。その結果、バイアス電流による磁場摂動が端部磁気トポロジーを変化させ、ダイバータターゲット上のストライク点分裂を引き起こすことが確認されました。シミュレーションは実験の特徴を定性的に再現し、ダイバータ熱負荷制御とELM緩和におけるバイアス手法の物理的実現可能性を示しました。この成果は、将来のトカマク運転における熱負荷管理に重要な知見を与えます。
2026
J-TEXTトカマクでは、ダイバータコイル電流を調整してX点をターゲット近傍に配置するコンパクト磁場配位を実現し、CH4入射によりコンパクト放射ダイバータ(CRD)配位を確立しました。特に、X点とターゲット間距離がほぼゼロになる一次X点ダイバータ(PXD)は、従来のシングルヌル配位より低いデタッチメント密度閾値と低いターゲット熱流束を示しました。デタッチメント中はCIII放射がX点から閉磁気面内側へ、ポロイダル上方へ移動します。SOLPS-ITERシミュレーションでも同様の結果が再現され、コンパクト配位が核融合炉の熱負荷低減に有望であることを示しています。さらに、ECRHパワー増加に伴いデタッチメント密度閾値が上昇することも分かりました。
2026
本論文は、核融合炉のダイバータプラズマの熱的不安定性を解析し、安定な運転領域を明らかにするものです。コア-SOL-ダイバータモデルに線形安定性解析を適用し、JT-60UとJA-DEMOの計算を行いました。その結果、低リサイクリング、高リサイクリング、弱く離脱した状態の3つの熱的安定状態があり、中間状態は不安定です。弱く離脱した状態が将来の炉で期待され、その安定性は排気パワーに依存し、パワー増加で安定範囲が狭まります。この枠組みは、設計パラメータ選択の指針を提供します。
2026
核融合プラズマ装置では、周辺領域（スクレイプオフ層）の密度分布が広がると、炉壁への粒子負荷やダイバータへの影響が変わります。本研究では、MAST-U装置での実験で、燃料ガスを噴射した後に密度分布が広がる現象を観察しました。2つの似た放電を比較したところ、外側ダイバータへの排気だけでは説明できず、上流でのプラズマの横断方向の輸送変化が重要であることが分かりました。特に、ガス噴射後も幅が広がったまま残ることや、周辺部での密度上昇が肩のような形になることが観測されました。これは、プラズマと中性粒子の相互作用や燃料供給の位置が関係している可能性があります。学生にも理解しやすいように言えば、プラズマの密度分布が時間とともにどう変わるかを調べ、その仕組みに迫った研究です。
2026
ITER核融合炉では、加熱用中性粒子ビーム（HNB）が計画されており、各ビームは1280本の細いビームレットから構成されます。このビームレットの収束性や狙い精度が重要で、磁場による偏向やビーム同士の反発を正確に補正する必要があります。本研究では、大型ITERプロトタイプ（MITICA）用に開発された偏向補正磁石を、日本QSTのMegaVolt試験施設で初めてMeV級ビームに適用し、実験で得られた熱パターンをシミュレーションコードIBSimuの予測と比較しました。その結果、モデルの精度は条件によって変わりますが、提案手法がビーム特性の傾向把握に有効であることが示されました。
2026
大型NBIシステム向け負イオン源では、多数のビームグループの均一性が重要です。本研究では、RF駆動のROBINイオン源（単一ドライバ、上下2ビームグループ）を対象に、ビーム均一性とプラズマ状態の関係を調べました。ROBINでは、抽出領域近傍の永久磁石による濾過磁場のため、プラズマ密度と温度に上下非対称性が生じます。これに対応して、ビームグループの特性にも非対称性が現れます。この非対称性に、抽出電圧がメニスカス浸透深さを通じて影響することを議論しています。
2026