定常放電を目指して、壁の表面で生じるガス吸蔵・放出特性を明らかに

プラズマを用いた商業用核融合炉を実現するためには、安定したプラズマを長時間維持する必要があります。これを定常放電といいます。定常放電を実現するための課題の一つとして、放電中に壁に吸蔵・放出される燃料粒子等の振る舞いを理解しコントロールする必要があります。

現在計画されている磁場閉じ込め核融合発電の仕組みでは、一部ダイバータと呼ばれる機器にプラズマが当たるように設計されています。プラズマが当たると温度やエネルギーによって表面の様子は大きく変化します。またプラズマが直接当たらない部分でもプラズマによって弾き出された対向壁材料由来の原子や分子が付着するといった現象が生じます。このように場所によって材料の表面状態は場所によって大きく異なり、表面状態が変化すると燃料粒子の吸蔵・放出特性も変わってきます。真空容器内部のどの場所で、どの程度、何が原因で燃料粒子の吸蔵および放出現象が生じるのかを理解するためには壁の表面状態も把握しておく必要があります。

私はこれまで、真空容器内で生じる燃料粒子の振る舞いを理解するため、大型のプラズマ装置を用いて、燃料粒子吸蔵量の場所依存性を研究してきました。また国内外にある直線型プラズマ装置を用いて、特定のプラズマ照射条件下で生じる現象についても明らかにしてきました。このように大型プラズマ装置を用いた実機を想定した実験と直線型プラズマ装置を用いた素課程研究を組み合わせた研究を進めています。実験に必要な装置の管理・メンテナンスも業務の一つですが、自分達の研究課題に合わせて装置の改造も行っております。

写真は六ケ所の管理区域で実験をしているときの様子です。イギリスにある欧州トーラス共同研究施設 (JET) の壁材料の分析を行っています。