JT-60U

JT-60Uは、日本原子力研究所(現・量子科学技術研究開発機構)が那珂研究所で運用した大型トカマク装置であり、日本の核融合研究の主力装置として1991年から2008年まで実験が行われた。名称は「ジャパン・トーラス60・アップグレード(Japan Torus-60 Upgrade)」に由来する。原型装置JT-60を大改造したもので、プラズマ電流は最大約3.5 MA、主要半径は約3.3 m、磁場は最大約4 Tという、当時の欧米の大型トカマク(JET、TFTR、DIII-D)に匹敵する規模を持ち、重水素プラズマを用いた高閉じ込め性能実験と、将来の炉に直結する定常運転シナリオの開発を主目的とした。JT-60Uで得られた知見はITERの設計と運転計画に直接反映され、後継装置JT-60SAへの橋渡しとなった。

装置とその歴史

JT-60Uは、1985年から運転を始めた原型装置JT-60を、閉じ込め性能の飛躍的向上と高ベータ運転拡大を目的として改造した装置である。改造の中心は真空容器とポロイダルコイルの小型化による主要半径の縮小と磁場の増強であり、これにより同じ装置建屋でより高い性能のプラズマを実現した。運転は1991年に開始され、当初は円形断面から変形断面への移行、高三角形状配置の導入など、H-mode閉じ込めの安定獲得に向けた運転領域の拡張が進められた。

装置の歴史における大きな節目の一つが、1997年に完成したW型ポンプ付きダイバータへの改造である。それまでの開放型ダイバータに代わり、ターゲット板・ドーム・バッフルをW字型のポロイダル配置に配した構造を採用し、ターゲットへの熱流束低減と中性粒子の逆流抑制、すなわち排気による粒子制御の両立を狙った。ターゲット部にはの大きい部分に炭素繊維複合材()タイルが用いられ、外側バッフル下の三つの排気ポートには可変シャッター弁が設けられ、放電中にポンプ速度を変えられる設計となった。この改造により、排気の効率化や高密度放射ダイバータ運転など、炉に必要な粒子制御実験が本格的に可能となった。