独立行政法人日本原子力研究開発機構

平成19年1月２６日
独立行政法人日本原子力研究開発機構
　

JT-60の成果、ITERのより高性能な運転に見通し
－従来予測の１５％の回転速度でプラズマの圧力が１．６倍に－
　

　独立行政法人日本原子力研究開発機構（理事長　岡﨑　俊雄）は、臨界プラズマ試験装置（JT-60）¹⁾を用いて、ＩＴＥＲ（国際熱核融合実験炉）²⁾で標準的³⁾に想定されているプラズマ圧力の約1.6倍に相当する高いプラズマ圧力⁴⁾を、従来の予測より遥かに小さいプラズマ回転速度⁵⁾で安定に保持出来ることを発見した。これは、ITERの運転領域を将来の核融合炉の高出力密度化に向けて大きく拡げることに見通しを与える、世界初の成果である。

　高出力密度（小型で高出力＝経済性が高い）の核融合炉を実現するには、プラズマの圧力（温度x密度）を高める必要があるが、ドーナツ型プラズマが変形する現象⁶⁾により圧力上昇が妨げられるため、この変形の抑制が大きな研究課題であった。これに対し、導電性の容器内において高速の中性粒子ビーム⁷⁾を入射してプラズマを回転させると、変形が抑制されて圧力上昇が可能になるという理論予測が示されている。しかし、ITERや将来の核融合炉では現在の実験装置に比べて外部からの回転の駆動力が小さくなるため⁸⁾、十分な回転速度を得るには余分な中性粒子ビームのパワーを必要とする可能性が指摘されていた。

　このため、プラズマの変形の抑制に必要な回転速度の究明が重要な研究課題であったが、中性粒子ビームの入射方向が全て同じである他のプラズマ実験装置では、高圧力プラズマを得るための大きな加熱パワーに連動して回転の駆動力も増大するため、ITERや将来の核融合炉を模擬したわずかな回転速度での実験が困難であった。

　一方、JT-60では、回転速度を自在に制御できるように入射方向が異なる複数の中性粒子ビームを備えている。また、一昨年行った閉じ込め磁場形状の改良⁹⁾により、実効的な加熱パワーを増大した。これらにより、今回、加熱パワーは大きいが回転速度の小さいITERや将来の核融合炉に類似した条件の再現に成功した。その結果、他装置で得られた回転速度のしきい値は過大であり、実際はそのわずか15%程度の回転速度でプラズマの変形が抑制出来ることを発見した。これはITERの主要目標である燃焼プラズマの長時間維持（標準運転^3））に必要とされるプラズマ圧力の約1.6倍に相当する高いプラズマ圧力を安定に維持出来ることを示し、ITERの運転領域を将来の核融合炉の高出力密度化に向けて大きく拡げることに見通しを与える世界初の実験結果である。

　今回の成果は、物理学分野で世界的に権威の高いPhysical Review Letters誌（米国物理学会）２月２日号に掲載予定である。

　　JT-60の成果、ITERのより高性能な運転に見通し　－従来予測の１５％の回転速度でプラズマの圧力が１．６倍に－
　　補足説明
　　用語解説

以　上

参考部門・拠点：那珂核融合研究所

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