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
今月は特に、AI/機械学習の核融合研究への応用が多数報告され、実験データ解析、プラズマ制御、シミュレーション高速化など様々な分野で実用化が進んだ。また、統合モデリングやフライトシミュレータの開発も進み、次世代炉に向けた基盤技術が強化されている。
磁気閉じ込め核融合プラズマでは、ダイバータへの粒子・熱流束の制御が重要な課題です。本研究では、QUEST装置のダイバータレッグ様領域にトロイダル方向に局在した電極を設置し、高周波電界を印加することでプラズマ輸送を能動的に変更できることを実験的に示しました。振幅約100 V/cmのRF電界により、ダイバータターゲットへの粒子束が最大25%減少しました。この減少率は印加RF電界の二乗に比例し、ポンデロモーティブポテンシャルの形成と一致します。解析モデルとの定量的な一致から、RF誘起力が平行力バランスを変更することが主なメカニズムであると結論づけられました。この結果は、RFを用いた動的制御可能なダイバータ輸送制御の新しい可能性を示しています。
2026
本論文では、一般トロイダルプラズマにおける線形新古典抵抗性不安定性を、バルーニング表現を用いて系統的に調べています。多重スケール展開により新古典修正層方程式を導出し、その厳密解析解を示しました。内部層解と理想領域との整合により、新古典ブートストラップ電流で修正された一般分散関係を導出し、抵抗性バルーニングモード、抵抗性インターチェンジモード、新古典テアリングモードに適用。その結果、新古典ブートストラップ電流は抵抗性バルーニングモードとテアリングモードの成長率を増大させ、不安定化に寄与することがわかりました。また、抵抗性インターチェンジモードは複雑な振る舞いを示し、ブートストラップ電流関連因子に臨界値が存在します。さらに、大アスペクト比円形断面トカマクでの解析から、新古典効果が抵抗性不安定性に定量的・定性的に大きな影響を与えることが確認されました。
2026
核融合炉DEMOの燃焼プラズマにおいて、電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を効率的に行うために、ミリ波を斜めOモードで入射します。波はプラズマ中を伝搬し、基本波共鳴で電流を生成します。本論文では、JA DEMOプラズマを例に、周波数とトロイダル波数を使って、波の減衰率と電流駆動効率を計算し、ポロイダル断面でのマッピングを統合したチャートを作成しました。このチャートを用いて、目標位置で効率的なECCDを実現する適切な波数と伝搬経路を探索し、第二高調波共鳴による電力消費を無視できる条件を見出しました。これにより、波発射系の設計指針を得ることができます。
2026
本論文では、Wendelstein 7-X (W7-X) における高速イオンが乱流輸送に与える影響を、ジャイロ運動論コードGENEを用いて調べました。先行研究では高速イオンによるITG乱流の安定化が報告されていましたが、ここではヘリウム4プラズマ中の水素マイノリティ加熱に焦点を当て、W7-Xで予定されているICRF実験に関連させています。非線形シミュレーションの結果、適度な高速イオン密度と温度勾配は電子・イオンの熱流束を40～50%低減できることが分かりました。しかし、ある閾値を超えると高速イオン駆動モードが現れ、高速イオン熱流束が急増し、全乱流輸送の主要な成分になります。このモードは磁気曲率の悪い領域に局在し、高速イオンの温度・密度勾配によって駆動されます。この結果は、ICRF加熱シナリオや最適化されたステラレーターにおける高速イオン効果の理解に重要です。
2026
プラズマ乱流における間欠的バーストが独立事象か記憶を持つかを調べるため、情報理論（ブロックエントロピー、過剰エントロピー、複雑性指数、相互情報量）を用いて粒子束の時系列を解析。実験データを閾値処理で2値化し、エッジプラズマではバースト間に長距離記憶があることを発見。相互情報量は遅く減衰し、情報が遠く未来まで伝播する。複雑性指数と静穏時間相互情報量は閉じ込め状態遷移の指標となる。
2026
この研究では、超強力レーザーと二重フォイルターゲットを用いて、相対論的強度のアト秒X線パルスを生成する新しい手法を提案しています。量子電磁力学（QED）の効果により、レーザーとターゲットの相互作用で高エネルギーガンマ光子と電子-陽電子対が生成されます。この陽電子バンチが電子シートの形成と加速に重要なクーロン力を提供し、孤立した相対論的強度のアト秒X線パルスを発生させます。生成されたパルスはプラトー状のスペクトルを持ち、強度は約10^22 W/cm^2に達します。スペクトルフィルタリングにより、持続時間が数アト秒の孤立パルスが得られ、X線領域で強度約10^21 W/cm^2を実現します。この光源は、相対論的非線形アト秒科学の研究に新たな可能性を開きます。
2026
運動スターク効果（MSE）は、プラズマ中に注入された中性粒子ビームと背景プラズマの相互作用により生じるバルマーα線のスターク分裂を利用し、偏光角を測定することで磁気閉じ込めプラズマの回転変換を評価する手法です。W7-Xステラレーターに設置されたMSE診断システムの改良版を紹介し、実験データと前方モデルの比較を行いました。その結果、偏光角の相対変化については良好な一致が得られましたが、電子サイクロトロン電流駆動実験中の偏光角の変化は信号対雑音比の制限により分解できませんでした。診断性能向上のための改良案も示されています。
2026
電子サイクロトロン波は、融合プラズマの精密制御に利用され、加熱、電流駆動、ネオクラシカルティアリングモードや鋸歯状振動のようなMHD不安定性の制御に応用されます。本研究では、正準摂動理論を用いて、磁化プラズマ中で局在化した高周波ビームと共鳴相互作用する電子の正準運動量の極端な変動に対する解析式を導出しました。この解析的枠組みは、波動粒子相互作用の電子運動特性とRFビームパラメータ（波動モード、周波数、偏光、ビームウエスト、磁場に対する入射角）への完全な依存性を捉えています。
2026
この研究では、Wendelstein 7-X（W7-X）ステラレータにおいて、インジウムアンチモン（InSb）結晶を用いた新しいX線分光器を導入しました。これにより、波長5.5～6.2 Åの領域でタングステン（W）の輝線を観測できるようになりました。W7-Xのプラズマ中で、注入されたWおよび本来含まれるWからの多くの発光線を検出し、診断の高感度性を示しました。特に、3つのW発光線は理論計算と一致し、タングステンの輸送や濃度推定に利用できます。また、高性能放電におけるコアW密度の挙動を推定し、先行研究やネオクラシカル理論と整合する結果を得ました。
2026
本研究では、円偏光Laguerre–Gaussian（CP-LG）レーザーを用いて、医療用同位体（43,44Sc, 89Zr, 186Re）を生成する新しい手法を提案しています。従来は大型の原子炉やサイクロトロンが必要でしたが、この方法では卓上サイズのレーザー装置で同位体を生産できます。CP-LGレーザーを中空円筒ターゲットに照射すると、8 MeV以上のエネルギーを持つ電子ビームが発生し、それをタンタルコンバーターに当てることで高フラックスの制動放射γ線が生成されます。このγ線を親ターゲットに照射することで、目的の同位体が得られます。10 Hzの繰り返し率で0.1～2.15時間連続照射することで、臨床PETや標的放射性核種治療に必要な放射能レベルに達します。
2026
この研究では、TJ-IIステラレータのプラズマ端で起こる電子-イオン根遷移（e-i遷移）を実験的に調べました。電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）のパワーを変調し、加熱条件の変化が遷移にどう影響するかを調べました。その結果、遷移が起こる密度は加熱パワーに依存することが分かりました。また、プラズマ端の乱流の性質が遷移を境に変化することを、ラングミュアプローブを用いた長距離相関解析で明らかにしました。遷移前は放射状に伝搬するフィラメント構造が観測されるのに対し、遷移後は約1.5cm幅の帯状流（ゾーナルフロー）様構造が現れ、低周波数（50kHz以下）のゆらぎが抑制され、乱流の相関時間が短くなります。これはシア流による乱流の非相関化を示しています。また、間欠性が減少し、低次のモードが支配的になることも分かりました。これらの結果は、e-i遷移が単純なプロファイル駆動ではなく、プロファイルと乱流の非線形相互作用を含むことを示しています。
2026
本研究では、TJ-IIステラレータにおいて、NBI（中性粒子ビーム入射）で励起される剪断アルフヴェン波のトロイダルモード数を初めて実験的に測定しました。新しく設置した三軸ヘリカルミルノフコイルアレイを用い、3つの異なる磁気配位で実験を行い、電子サイクロトロン電流駆動によって回転変換プロファイルを変化させることで、様々なアルフヴェン固有モードを不安定化させました。一部のモードではポテンシャル分布に半径方向の非対称性が見られ、モード結合の存在を示しています。また、回転変換の変化がモード活動に強く影響することを示し、STELLGAPコードを用いて計算した非圧縮性剪断アルフヴェン連続スペクトルが観測結果とよく一致することを確認しました。
2026
反場ピンチ(RFP)装置では、磁気リコネクションによるダイナモ効果が重要ですが、深反転放電でその効果が顕著な場所は不明でした。本研究は、低アスペクト比RFP装置RELAXにおいて、高速軟X線イメージングシステムを用いて、プラズマ内部構造の急速な変化を初めて観測しました。発振イベント中に、反転面（規格化半径0.6付近）に局在した中空状の軟X線放射分布を確認しました。この放射強度はプラズマ電流と同期し、急減位相の開始時にピークに達します。MHDモード解析から、磁気リコネクションに伴う粒子加速が原因であることが示唆されました。不純物放射の可能性は完全には排除できませんが、磁気揺動との同期からダイナモ効果が主因と考えられます。この発見は、RFPプラズマの非線形MHD力学と局所的なポロイダル電流シート形成の理解に重要です。
2026
トカマクプラズマでは、中心部の電子加熱により密度ポンプアウト現象が頻繁に観測される。EASTでは、電子加熱が支配的なプラズマにおいて、電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）と中性粒子ビーム入射（NBI）の出力変化に対する密度応答を系統的に調査した。ECまたはNBI出力増大によりコア密度が減少し、同等の電子温度変化に対しNBIの方が密度変化が大きかった。シミュレーションは、加熱前後で密度勾配が捕捉電子モード（TEM）を強く駆動することを示し、実験を部分的に説明する。また、高密度条件下ではEC出力変調によるポンプアウトが低密度時より弱まるが、不純物注入後に顕著に回復する。これは、不純物注入後の主要乱流モードの変化とその後のECRH強化による反転が粒子束増加を引き起こすことで理解される。本研究は、高パワーコア加熱による密度ポンプアウトの物理メカニズムを解明する。
2026
本論文は、6つのトカマク装置（Alcator C-Mod, DIII-D, TCV, KSTAR, MAST, MAST-U）におけるスクレイプオフ層の間欠的変動（ブロブ/フィラメント）を初めて比較した研究です。ラングミュアプローブの測定データを、非相関な両側指数パルスの重ね合わせとしてモデル化し、そのパラメータ（平均待ち時間、パルス持続時間、平均振幅）を解析しました。結果、平均振幅と待ち時間は線平均密度とともに増加し、パルス持続時間は一定であること、待ち時間はプラズマ電流やトロイダル磁場の増加で減少し、アスペクト比の増加で増加することがわかりました。特にAlcator C-Modでは密度プロファイルの拡大に伴い平均振幅が急増します。これらの傾向は間欠性のレベルを支配します。
2026
この論文では、R行列法を用いて、電子衝突（特に低エネルギー領域）が分子に与える影響を詳しく調べています。ターゲット分子の高精度波動関数を計算し、弾性散乱断面積、運動量移行断面積、電子励起断面積（15 eVまで）を求めました。また、Binary Encounter Bethe法で全電離断面積を計算し、Maxwell-Boltzmann分布に基づく速度係数も報告しています。これらのデータは、核融合炉（トカマク）内の壁調整に用いられるボロン化処理における端部プラズマの特性解明に役立ちます。学生にも理解しやすいよう、断面積や速度係数といった基礎概念が、実際のプラズマ物理にどう応用されるかが簡潔に説明されています。
2026
トカマクプラズマにおいて、負の三角形度（NT）形状は捕捉電子モード（TEM）を安定化し、閉じ込めを改善することが知られています。本研究では、Garbet et al.の簡略モデルを拡張し、電子の断熱応答とイオンの簡易項を追加しました。このモデルとジャイロ運動論コードGENEの結果を比較し、バルーニング特性がTEM安定化に重要であることを確認しました。特に、バルーニングにより深く捕捉された電子が大きな重みを持ち、NTではその歳差運動周波数が正の三角形度（PT）よりも低くなるため、安定化が生じます。さらに、速度空間でのエネルギー移動解析により、深く捕捉された電子の安定化効果が裏付けられました。この研究は、プラズマ形状制御による乱流輸送低減のメカニズム解明に貢献します。
2026
本研究では、リチウムトカマク実験装置LTX-βにおける回転磁気島の軟X線放射率特性を特徴付ける合成前方モデリングフレームワークを提示する。テアリングモードに関連する磁気島は、ライン積分された軟X線明るさに変調を生じさせる。従来のトモグラフィ法は視線数が限られた装置では分解能が不足し、平衡再構成データが必要で能動制御に使えない。我々の手法は、完全3次元レイトレーシングモデルと時間依存の放射率記述を組み合わせ、磁気診断による回転測定とPSI-Tri再構成による平衡制約を用いて検証する。合成信号を実験データと比較し、島の半径位置、幅、回転周波数をトモグラフィ再構成なしで推定する。この手法は、単一の接線アレイで主要パラメータを抽出し、従来のトモグラフィに代わる計算効率の高い方法を提供し、将来の装置でのリアルタイム磁気島特性評価への道を開く。
2026
本研究では、核融合装置に関連するエネルギー範囲において、Arイオンによる基底状態および第一励起状態の水素原子からの電子捕獲の全断面積および状態選択断面積を報告する。計算は標的核電荷を変化させる拡張古典軌道モンテカルロ法を用いて行われ、他の最先端の古典・量子理論モデルと比較検証された。その結果、励起状態の水素原子からの断面積は低エネルギーで基底状態より一桁以上大きいことが示された。また、可視光域の自然放出断面積も計算され、この差がさらに拡大することが明らかになった。この結果は、Ar荷電交換再結合分光法による可視発光スペクトルの解析において、励起状態の水素原子が重要な寄与をすることを示唆している。
2026
この論文では、EASTトカマクのポラリメーター・干渉計（POINT）システム用に、自製の光励起遠赤外（FIR）レーザーを開発したことを報告しています。故障した市販レーザーに代わるもので、ギ酸を利得媒質とし、波長432μmで連続波出力25mWを達成。ビーム特性はTEM00モードでガウス分布を示し、POINTに組み込んで電子密度測定に成功。中間周波数のドリフトは5分間で2%未満と安定しており、核融合プラズマ診断への実用性を示しました。
2026
本稿は、元の論文（Ge et al 2026 Plasma Phys. Control. Fusion 68 045036）に掲載漏れがあった謝辞を追加する訂正です。レーザー航跡場加速器を用いた超低エミッタンス電子ビーム生成に関する原著の内容に変更はなく、謝辞が正式に補足されました。
2026
この研究は、トカマクプラズマのスクレイプオフ層（SOL）における乱流フィラメントの特性を、流体乱流シミュレーションコードGBSとTCVトカマクの実験（TCV-X21検証ケース）を直接比較したものです。ガスパフイメージング（GPI）による2次元測定データを用いて、フィラメントのサイズ、速度、密度揺らぎなどを比較しました。その結果、ポロイダル・ラジアル方向の速度はシミュレーションと実験で良い一致を示しましたが、フィラメントのサイズはシミュレーションで過大評価されました。また、フィラメントは主に密度揺らぎで表現されることが確認され、ポロイダル速度の方向はダイバータ領域を除いて一致しました。この研究は、境界プラズマの第一原理シミュレーションの改善に役立つ知見を提供します。
2026
逆磁気シア配位での高密度運転は先進トカマクに必須だが、二重ティアリングモード（DTM）により制限される。本研究では3次元非線形MHDシミュレーションを用い、ペレット注入のタイミングが放電安定性を決める鍵であることを発見。線形成長期の注入は抵抗率の急増を引き起こし、致命的な熱クエンチに至る。そこで「飽和期燃料供給」戦略を提案。非線形飽和期にペレットを同期注入することで、磁気リコネクションによる対流輸送を利用し、燃料を均一化。破壊的なモード活動を高周波低振幅振動に軟化し、内部燃料供給を効率化。コア密度はグリーンバルド限界を超え、閉じ込めも維持。飽和MHDモードの対流チャネルを活用することで、高密度定常運転への道筋を示す。
2026
トカマク型核融合炉では、垂直変位事象中に形成されるランナウェイ電子ビームがプラズマ対向機器に重大な熱損傷を与える可能性があります。本研究では、SPARCトカマクの中性子遮蔽リミッターを構成するタングステン製タイルの熱損傷を初めて系統的に解析しました。Dreamコードを用いたエネルギー・ピッチ分布関数に基づき、パラメトリックスキャンによる体積熱負荷を計算。実機パネル設計を採用し、熱解析の忠実度を向上。溶融深さや蒸発損失などの損傷特性を温度プロファイルと比較しました。この研究は、将来のトカマク設計におけるランナウェイ電子対策に重要な指針を提供します。
2026
核融合炉で重要な不安定性である古典的ティアリングモード（TM）の成長率と回転周波数を高速かつ堅牢に予測する新しい計算手法を開発しました。この手法は、抵抗性内部層をプラズマスラブで近似するSLAYERコードと、トロイダル効果や形状効果を計算するSTRIDEコードを組み合わせています。特に、二流体やドリフトMHD効果、熱伝導によるGlasser安定化の影響を考慮し、実験的にも理論的にも妥当な結果を得ました。合成平衡を用いた検証では、反転アスペクト比や電流プロファイル勾配に対するスキャンで既存モデルとよく一致し、Hモード様プラズマでの信頼性が示されました。このワークフローは、将来のトカマク装置での安全な運転軌道設計やTM安定領域のマッピングに貢献します。
2026
核融合炉ITERでは、壁材料にホウ素コーティングされたタングステンが使用されるため、ホウ素水素化物（BH）の発光スペクトルによる壁侵食の監視が重要です。本研究では、6種類のBH同位体種（BH、BD、BTなど）に対して高精度な分光モデルを構築し、ラインリスト（AX）を作成しました。MARVEL解析により204の実験エネルギー準位を取得し、ポテンシャルエネルギー曲線を調整した結果、A状態で0.037 cm⁻¹、X状態で0.025 cm⁻¹の誤差に収まりました。計算結果は実測寿命やスペクトルとよく一致しましたが、他の同位体種では精度が劣るため、さらなる実験データが必要です。ラインリストはExoMolウェブサイトで公開されています。
2026
本研究では、COMPASSトカマクにおいて、ニューラルネットワークを用いて軟X線および極端紫外線放射診断と選択されたプラズマ計測から電子温度・密度プロファイルを再構成する手法を提案。標準のトムソン散乱診断をはるかに超えるマイクロ秒時間分解能を実現し、LモードやHモードなどのプラズマ状態で評価。再構成誤差はプラズマ中心部で約10%、周辺部で約20%に留まり、鋸歯状振動や周辺局在モードなどの高速過渡現象も捉えることができる。
2026
この論文では、慣性核融合の増幅器スキームを用いて、3 MJという比較的小さなレーザーエネルギーで83のエネルギー利得と33%の燃焼効率を達成するターゲット設計を提案しています。従来の中心ホットスポット点火方式と比べ、高密度・高圧力・高反応率のピーク位置が重なることでカスケード爆発が生じ、効率的な燃焼が実現します。また、増幅器設計は収束比が大きいものの、爆発までの時間間隔が短いため、流体力学的不安定性の成長が抑えられる可能性があります。将来的には詳細なシミュレーションと実験による検証が必要です。
2026
この研究は、陽子-ホウ素（p-B）核融合において、非マクスウェル型陽子分布（NMPD）を用いることで融合反応を促進できる可能性を探ります。NMPDは高エネルギーの尾部を持つ分布で、融合断面積のピークに合わせて調整されます。しかし、その分布を維持するには再循環電力を必要とするため、正味のエネルギー利得を得るにはトレードオフがあります。著者らはRiderの理論フレームワークに基づく零次元動力学モデルを開発し、衝突効果のみを考慮してFokker-Planck方程式を解きました。結果として、陽子-陽子衝突が支配的な場合、NMPDは等価なマクスウェル分布と比較して、必要なエネルギー閉じ込め時間を最大で○%削減できる可能性があります。一方、他種粒子との衝突を考慮すると、必要な再循環電力密度は2～3倍高くなります。この研究は、p-B核融合の達成困難性に対する下限を提供し、現実的な条件ではさらに厳しいことを示唆しています。
2026
核融合トカマク装置において、低域混成波（LH）による電流駆動とオーミック電場、トロイダルMHD平衡の自己無撞着性を詳細に調べた。専用シミュレーションフレームワークSLUKEを開発し、METIS、FEEQS.M、ALOHA、C3PO、LUKE、R5-X2などのコードを連携。Tore Supraトカマクの放電データを用いた結果、LH駆動電流が支配的な場合、自己無撞着解への収束が難しく、双安定状態が現れることが分かった。数値的不安定性は動径方向輸送を導入することで安定化可能。一方、オーミック電流が支配的な場合は速やかに収束する。
2026
本研究では、パルス状エロージョンプラズマ源と、生成されたイオン流束をDIS-1プロトタイプ質量フィルターで分離する手法を調査しました。電極システムを用いて、2つの質量グループを含む多成分金属酸化物プラズマを形成しました。プラズマ形成生成物は、発光分光法とSEM/EDS分析で特性評価されました。質量フィルター内の半径方向および端部コレクターへの電流測定により、固定された放射状電場の下で周波数Hzを変化させた際の交差電場における分離効果が確認されました。この技術は、プラズマ中のイオン種を効率的に分離する可能性を示しています。
2026
この研究では、慣性核融合（ICF）において重要なアルファ粒子のエネルギー堆積を、Geant4シミュレーションと修正Li-Petrasso（MLP）理論を用いて解析しました。DT燃料カプセルを50層の球殻でモデル化し、アルファ粒子の飛程、電子とイオンへのエネルギー分配比、層ごとの堆積割合、衝突頻度を調べました。結果、飛程は温度上昇で増加し密度には鈍感、イオンへの分配比は温度と密度の増加で上昇、高密度では堆積が内側に集中、高温では外側に広がることがわかりました。中性子もプラズマ内で散乱します。この研究はMLPをモンテカルロツールに実装した初めての例であり、ICFターゲット設計の最適化に役立ちます。
2026
本研究は、プラズマ加速器向けに開発された固体駆動キャピラリープラズマ源の電気的および電磁気的特性を報告する。高電圧パルス放電によりガス充填キャピラリー内にプラズマチャネルを生成し、高速シリコン制御整流器スイッチング回路で放電を開始する。高速フーリエ変換解析を用いてイオン化過程で生じる過渡的な電場・磁場を調査し、誘導結合が敏感な制御機器への電磁干渉の主因であることを特定した。最適化された接地トポロジーとケーブル形状により干渉を低減し、安定動作と高い再現性を実証した。
2026
この論文では、高密度加熱チタンフォイル内のイオン速度をX線分光法で測定する研究を解説。レーザーをチタンターゲットに照射し、発するX線（水素様Lyα二重項）のスペクトル形状とシフトを解析することで、プラズマの径方向速度差を推定。2D流体シミュレーションと組み合わせ、極限状態の物質理解に貢献。
2026
核融合炉では、プラズマの急冷（ディスラプション）を防ぐために、ペレットを破砕して注入する手法（SPI）が研究されています。この論文では、ペレットに含まれる物質のプラズモイド（ペレットから放出されるガスの塊）の動きや破片のロケット運動が、どのように炉心への物質取り込みに影響するかを調べました。特に、少量のネオンを加えたペレットでは、ロケット運動が抑制され、冷却時間が短くなることが分かりました。しかし、純粋な重水素ペレットでは、ロケット運動が炉心への物質取り込みを促進する効果があります。シミュレーションの結果、ネオン添加ペレットでは、プラズモイドドリフトよりも冷却時間の短さが物質取り込みの制限要因であることが明らかになりました。
2026
この研究では、プラズマ航跡場加速（PWFA）実験であるAWAKEで使用する10メートル長の放電プラズマ源を特徴づけるため、レーザー干渉計を用いた診断手法を開発しました。長い光路による干渉縞の歪みを補正し、時間分解能を持って軸平均電子密度を再構成する解析手法を確立。アルゴン放電（圧力24Pa、ピーク電流150～500A、パルス幅数十μs）において、再現性のある電子密度（ピーク値10^14～10^15 cm^-3程度）が得られました。この診断は、メートルスケールのプラズマを特性評価する強力なツールとなります。
2026
タングステン(W)は核融合応用にとって重要な元素です。本研究では、ネバダ大学リノ校の1 MA Zebraパルスパワー発生装置を用いて、Wワイヤ負荷から生成される高エネルギー密度(HED)プラズマのX線分光とイメージングを行いました。3つのW Xピンチ実験に焦点を当て、軟X線(4–8 Å)と硬X線(1–2.4 Å)領域の空間分解分光器とピンホールカメラを実装しました。複雑なM殻Wスペクトルを同定し、熱的keVプラズマの情報を得ました。同時に生成されるL殻Wスペクトルは、電子ビームを伴う冷たい非熱的プラズマを示しており、新たな知見を提供します。この研究は、核融合研究やパルスパワー技術の発展に貢献します。
2026
WESTトカマクで初めて、Xモード（異常波）の実時間反射計を用いてプラズマ周辺部の電子密度分布を計測し、フィードバック制御に応用しました。通常、反射計のデータは実験後に解析されますが、本研究では実時間処理を実現。絶対的な径方向位置での密度情報を取得し、密度制御やプラズマ位置制御に成功しました。これにより、プラズマ制御の新しいセンサーとして実時間反射計の可能性が示されました。ただし、計測のばらつきや時間遅れが制御ループに影響するため、今後の課題です。
2026
トカマク型核融合炉では、プラズマの主要イオンの同位体質量がコアの熱エネルギー蓄積に影響を与えることが知られています。本研究では、JET装置での水素、重水素、およびその混合プラズマの実験データを解析し、3つのメカニズム（Hモードペデスタル境界条件、中性粒子入射駆動回転によるE×Bシアリング、電子温度勾配モードの寄与）を調査しました。線形ジャイロ運動論シミュレーションと統合モデリングを用いた結果、ペデスタルとE×Bシアリングがコア熱エネルギー増加の主要因であることが示されました。この知見は、ITERや将来の核融合炉における重水素-三重水素運転の性能予測に重要です。
2026
核融合エネルギー実現に向けて、人工知能（AI）の活用が大きな可能性を秘めています。しかし、AIを効果的に使うには、核融合分野の専門家とAI開発者の緊密な連携が不可欠であり、すべての問題にAIが適しているわけではありません。2025年4月に開催されたThe Economist FusionFestイベントでの専門家による議論を基に、AIが核融合研究開発をどう加速できるかをまとめました。学生にも理解しやすい内容です。
2026
この研究では、機械学習モデル（ランダムフォレスト、サポートベクター回帰（SVR）、多層パーセプトロン（MLP））を用いて、EASTトカマク実験のプラズマパラメータを事前に予測しました。10個の実験的に入手可能なパラメータを入力とし、5つのプラズマパラメータを予測しました。データ漏洩を防ぐため、放電単位でデータセットを分割しました。その結果、SVRは全体的にバランスの取れた性能を示し、ρ*やβPで高い精度を達成しました。MLPは非線形モデリングに強く、ν*で特に有効でした。また、従来のスケーリング則よりも実験との一致が良好で、非線形マッピングの柔軟性が高いことが示されました。これらの結果は、SVRがEASTでの多パラメータ事前予測に適したロバストなモデルであり、MLPはより大きなデータセットでさらに改善される可能性があることを示しています。
2026
この論文では、高温・非線形な核融合プラズマの複雑な制御を実現するため、全体の制御タスクを複数の並列サブタスクに分割し、モジュール型のLingshuプラズマ制御アーキテクチャを提案しています。このアーキテクチャでは、統一されたデータフロー管理システムが中心的な役割を果たし、Data Engineがキーバリュー構造でデータを管理し、共有メモリマネージャ（ShmMgr）により効率的なデータ交換を実現します。さらに、マイクロ秒単位の制御周期でパラメータを動的に解決するJust-In-Time設定配信サービスと、長時間パルス動作向けのリアルタイムデータアーカイブサービスを備えています。EASTでの実験により、設定解決とデータアーカイブのオーバーヘッドはそれぞれ20μs未満、12μs未満と非常に小さく、25時間の模擬放電でも定常動作が確認されました。
2026
ASTRA（自動輸送解析システム）は、過去40年にわたり核融合コミュニティで使用されてきた輸送解析・予測のための自動化フレームワークです。高い柔軟性、対話的な操作性、実行速度の速さから、モデリングや将来の装置設計、フライトシミュレーターの物理バックボーンとして魅力的です。本論文では、ASTRAコードの完全な書き直し（ASTRA8+）を発表します。モダンなコーディングスタイルを採用し、モジュール性、移植性、保守性を向上させるとともに、新しいデータ標準IMASとの互換性を持たせました。新しい平衡ソルバーや複数の加熱・輸送コードを結合し、GUIベースのユーティリティで入力を容易にしました。物理ベースの輸送モデルの動径並列化を最適化し、4倍の高速化を達成。オープンソース化により、世界中のユーザー増加と高速な開発を可能にしました。
2026
核融合研究では、重水素(D)プラズマからトリチウム(T)やDT混合プラズマへのペデスタル予測モデルの拡張が重要です。本研究では、JET装置のDパルスで事前学習したニューラルネットワークモデルに転移学習を適用し、T/DTデータで調整しました。モデルの解釈可能性を活用して戦略を選択したところ、T/DTデータのスパース性と多重共線性により、微調整では深刻な過学習が発生することが判明しました。そこで、よりロバストな出力較正アプローチを用いたところ、決定係数0.66–0.87を達成し、未較正モデルより大幅に改善しました。得られたスケーリング係数は、ペデスタル密度が同位体質量と正の相関、温度が弱い負の相関を持つという従来の知見と定性的に一致しました。この研究は、転移学習におけるモデル動作の理解が、スパースで多重共線性のある核融合データにおいて重要であることを示しています。
2026
この研究の目的は、TCVトカマクのシミュレータを開発することです。このシミュレータは、プラズマの輸送と平衡を自己無撞着に計算し、プラズマ制御システムも考慮します。元々ASDEX Upgrade用に開発されたFenixフライトシミュレータをTCVに適応させ、平衡コードや磁気制御器と結合しました。さらに、簡略化された輸送モデルを実装しました。実際の放電データと比較したところ、運動学的および磁気的な結果が実験とよく一致しました。特に、形状制御器が放電を安定化する様子や、運動学的プロファイルが平衡形状や安定性に影響することが示されました。この研究により、FenixをTCVの放電準備や検証、制御器開発に活用できる道が開かれました。
2026
将来の核融合装置は複雑で、現在の実験装置では十分なパラメータ範囲をテストできません。そこで、高度な制御・監視戦略とアクチュエータが導入され、個々の要素は分かっていてもシステム全体の振る舞いは予測を超えます。そのため、プラント、プラズマ、およびそれらの相互作用を含む単純だが現実的なシミュレーションが重要になります。このような「フライトシミュレータ」は実験放電計画を入力とし、プラントとプラズマの時間発展を出力します。また、シナリオやモデルのテスト・改良に反復的に使用されます。時間制約のため単純化されたモデルのみが実用的です。このチュートリアル論文では、閉ループシミュレーションの要件と利点に焦点を当て、フライトシミュレータの概念を説明します。
2026
この研究では、トカマクプラズマにおいて安全係数qがほぼ有理数（有理数に近いが正確には有理数ではない）であり、磁気シアがゼロの場合、局所ジャイロ運動論モデルの対称性が破れることを示しました。その結果、乱流による運動量輸送が発生し、プラズマが自発的に回転します。非線形ジャイロ運動論シミュレーションにより、このメカニズムは他の内在的回転駆動よりもはるかに強力であることが示されました。また、電流を内在的に輸送し、qを有理数に近づける効果があり、非誘導電流駆動を支援する可能性があります。これは内部輸送障壁の形成に重要であると考えられます。
2026
トロイダルアルヴェン固有モード（TAE）は、プラズマ中の高速粒子を輸送する不安定性です。本研究では、ジャイロ運動論コードORB5を用いて、MAST-UトカマクにおけるTAEの線形減衰機構を解析しました。その結果、実験で観測されたTAEはわずかに不安定であり、放射減衰、イオンランダウ減衰、電子ランダウ減衰が存在することが分かりました。また、ベータ値の増加に伴いイオンランダウ減衰が支配的になることを確認し、これは燃焼プラズマで重要です。この研究は、将来の核融合炉におけるTAEの予測モデル構築に貢献します。
2026
プラズマ安定性理論の入門チュートリアルです。まず、単純な力学問題で常規モード法を説明し、続いて磁気流体力学（MHD）に基づく単一流体の安定性を、レイリー・テイラー不安定性やソーセージ・キンク不安定性の例で示します。トロイダルプラズマで重要なバルーニングモードとティアリングモードも解説します。さらに、二流体および運動論的不安定性として、二流（ブネマン）不安定性、バンプ・イン・テイル不安定性を取り上げ、その駆動機構である逆ランダウ減衰を詳述します。最後に、電磁ゆらぎへの拡張と、磁化プラズマにおけるイオンサイクロトロン放射への応用を議論します。
2026
大型ヘリカル装置(LHD)では、超高密度コアプラズマにおいて突然の不安定性「コア密度崩壊(CDC)」が発生し、性能が低下します。特に外向きシフト配位で顕著です。本研究では、高時間分解トムソン散乱計測を用いてCDCのダイナミクスを詳細に観測しました。密度分布は内側に向かって崩壊し、コアが崩壊するまで密度ピークが狭まります。また、崩壊中に電子温度に局所的な高温領域が現れ、CDC開始後数百マイクロ秒で消失します。この結果は、CDCの物理メカニズム理解に役立ちます。
2026
核融合炉DEMOなどの次世代炉では、診断システムの設計に空間的制約やコスト問題があります。本研究では、WESTトカマクの磁気診断、特にピックアップコイル系にベイズ実験計画法を適用し、相互情報量を指標にコイル配置を最適化しました。その結果、全コイルの最大35%を削除しても、プラズマ電流の再構成誤差0.3%未満、電流重心0.2cm以内、X点位置1.2cm以内と高い精度を維持できました。このベイズフレームワークは、核融合環境での診断最適化に汎用的に利用可能です。
2026
Wendelstein 7-X（W7-X）では、ダイバータへの熱負荷をリアルタイムで推定することが重要です。現在の熱流束再構築ツールTHEODORは計算負荷が高く、リアルタイム利用には適していません。そこで、物理情報ニューラルネットワーク（PINN）を用いた高速なサロゲートモデルが提案されています。本研究では、ガウス関数で表される境界条件の感度を解析し、複数のPINNを個別に学習する方法と、条件をパラメータ化したPINNを開発する方法の2つを検討しました。後者のアプローチにより、より柔軟な熱流束再構築が可能となり、W7-Xの実時間実験データへの応用が期待されます。
2026
トカマクプラズマの放射計測では、ボロメータによる視線積分測定から局所放射分布をトモグラフィ再構成する必要があります。最尤（ML）トモグラフィはその高度な手法です。本稿では、行列定式化による計算高速化でリアルタイム適用を可能にし、オフライン解析用とリアルタイム制御用の2種類のフィルタリング手法を開発。さらに、放射パターンに応じて自動調整する適応手順を導入し、人間の介入を低減。各ボクセルの不確かさ推定も改善され、モンテカルロ検証を実施。JETの金属壁放電におけるMARFEや温度中空化、ディスラプションなどの現象に適用し、手法の有効性を実証しました。
2026
MAST-Uに設置されたHOMER診断は、ラインスキャンカメラを用いてプラズマ端からの可視光を高空間・時間分解能で計測します。絶対放射輝度校正と空間校正を実施し、プラズマ境界のリアルタイム検出、ELM（周辺局在モード）やペデスタル領域の研究、中性粒子密度分布の推定を可能にしました。ELMy Hモード放電での初期実験では、セパラトリックス位置を追跡し、ELM中の放射率変化を捉え、独立した中性粒子圧力測定と一致する密度分布を得ました。これにより、HOMERは高速可視エッジ放射診断として確立され、MAST-Uにおけるプラズマ境界検出とエッジ輸送研究に貢献します。
2026
プラズマ粒子コードPIConGPUに、レーザー・プラズマ相互作用の光学イメージをシミュレーション実行中に生成するプラグインを実装しました。従来の事後処理では大容量の3Dデータ保存が必要でしたが、本手法では2Dスライスを時間積分することで保存量を削減し、大規模シミュレーションでも実用的です。二重スリット試験で検証し、水素ジェット標的を用いた高強度レーザー実験の合成シャドウグラムを初めて生成しました。これにより、実験とシミュレーションの直接比較が容易になります。
2026
核融合炉ITERやDEMOでは、長時間のプラズマ制御に信頼性の高い磁気計測が必要です。アンチモンホールセンサは耐熱性に優れますが、従来は高温での銅拡散による劣化が問題でした。本研究では、4世代目のアンチモンホールセンサに500 nmのW–Ti拡散バリアを導入。加速劣化試験により、300°C以上で銅の移動を効果的に抑制し、±2.5 Tの磁場範囲で一定の感度、100°C周辺で線形の温度依存性を示しました。これにより、ITERの外側容器定常センサシステムへの適用が可能となり、DEMO向けの基盤技術が確立されました。
2026