RTP

RTP(Rijnhuizen Tokamak Project、ライフハイゼン・トカマク計画)は、オランダのファン・デル・ワールス研究所(後のライフハイゼン研究所)で運転された中型トカマク実験装置である。主要半径 R₀ = 0.72 m、マイナー半径 a = 0.16 m、環場磁束密度 B_T ≈ 2.14 T というコンパクトな規模を持ち、1990年代を中心に電子熱輸送、輸送障壁、磁気島の構造、電子サイクロトロン加熱・電流駆動といった、トカマク物理の基礎的問題を集中的に研究した。装置は小型でありながら高精度の診断系を備え、特に電子温度・電子密度の空間分解測定を軸とした輸送解析で国際的に重要な役割を果たした。

RTPトカマク:装置と研究目的

RTPは、既存のトカマク実験装置を改造して建設された中型装置であり、その研究目的は大型炉心プラズマで観測される輸送現象の物理を、制御しやすく診断しやすい条件のもとで解明することにあった。小型トカマクではプラズマの衝突性が高く、乱流による異常輸送が比較的抑えられた状況が実現しやすい。このため、電子熱輸送の「最低限の水準」――古典的・新古典的モデルが予言する輸送の下限――に近い状態を作り出すことができ、輸送障壁が形成されたり消滅したりする過程を、一つ一つの放電で系統的に追うのに適していた。

実際、RTPでのオーミック加熱プラズマのエネルギー閉じ込め時間はゴールドストン(Goldston)のオーミックスケーリング則と整合し、また電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を付加した低密度・低電流プラズマでは、ECRH入力がオーミック入力と同程度のときがオーミック時の約2倍に改善することが観測された。このような「閉じ込めが良くなる」条件の存在とその機構の解明は、RTPの輸送研究の中心的テーマの一つであった。得られた実験結果はルブー–ラリア–ワトキンス(Rebut–Lallia–Watkins)型の輸送モデルなどで解析され、後には古い磁力線の履歴を考慮する「パレオクラシカル」輸送モデルの検証にも用いられた。このモデルは、が小さい(ほぼ)オーミックプラズマや内では電子熱輸送の下限を与えるとされ、RTPのオーミック放電の電子温度分布や、EC加熱定常放電で観測された電子熱輸送障壁の位置と性質をよく再現した。RTPで開発された輸送解析の手法とモデルは、など大型装置のデータへの適用にも拡張された。