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平成24年1月31日 プラズマと壁との相互作用研究 −プラズマに削られた壁材料の振る舞いを探る−
本年度の大型ヘリカル装置(LHD)のプラズマ実験で行われた研究内容を紹介しています。今回は、磁場に閉じ込められたプラズマを取り囲む真空容器の壁が与える影響について調べる、プラズマと壁との相互作用に関する研究を紹介します。 核融合を実現するためには1億度を超える高温のプラズマを閉じ込める必要がありますが、こうした高温プラズマは磁石の力で宙に浮かして保持されています。そして、プラズマは真空状態で生成・保持されるので、その外側は真空容器に取り囲まれています。プラズマを保持している磁場の「かご」の形を工夫して、高温プラズマは真空容器の壁に直接触れないようにしていますが、「かご」の外に出たプラズマは磁力線に沿って流れ出し、温度を下げながら決められた場所(ダイバータ)に導かれて終端します。このダイバータにはプラズマが直接流入するため、プラズマがダイバータの材料に触れることによって材料が削られる現象(損耗)や、削られた材料が別の場所に積もって付着する現象(再堆積)が生じます。また、こうした材料表面や再堆積物にプラズマからの粒子や燃料ガスが吸着するという現象も起こります。プラズマが直接触れることのない壁にもプラズマから飛び出してくる粒子が当たるため、壁表面からガスが出てきたり、壁材料が削られたりします。こうした現象をプラズマ壁相互作用と呼んでいますが、ダイバータ材料の損耗と寿命、削られた材料が不純物となってプラズマを冷やしてしまう問題など、核融合を実現するために解決しなければならない課題がいくつかあります。また、壁表面や再堆積物の状態により、燃料ガスやプラズマ粒子の吸着量および放出量に違いがあることから、プラズマを安定に長時間保持するためにも、プラズマ壁相互作用の研究は重要です。 以上 |