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2019年06月10日 (12:38)

核融合科学研究所がH30「実験成果」を発表【主要3件】

核融合科学研究所(土岐市下石町・竹入康彦所長)は、
平成30(2018)年度の研究で得られた、
主な成果3件を、記者発表した。
研究成果3件の概要は、次の通り。
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◆重水素実験(第2年次)で、
電子温度6400万度を達成。

核融合科学研究所では、平成29(2017)年から、
大型ヘリカル装置(LHD)を使って、
重水素実験(重水素プラズマ実験)を開始。
第1年次の重水素実験では、
イオン温度は1億2000万度を達成したが、
電子温度については、4200万度にとどまっていた。
将来の核融合炉では、イオン温度も、電子温度も、
ともに1億度以上の高温プラズマになることから、
今回、第2年次の重水素実験では、
マイクロ波を用いて、電子を加熱。
マイクロ波による電子加熱の効率を上げるため、
①マイクロ波を発生させる「発振管」と、
プラズマとの間の「伝送路」を調整。
②マイクロ波の入射タイミングを調整。
などを行った。
これにより、イオン温度1億2000万度を保持したまま、
電子温度を6400万度(従来の1・5倍)にまで、
上昇させることに成功した。
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09TN1_9247.jpg10TN1_9254.jpg
◆プラズマの振動によるイオンの加熱を、
シミュレーションで証明。

◎研究グループ
「数値実験炉研究プロジェクト」
(ワン・ハオ助教、藤堂泰教授ら)
核融合発電には、超高温プラズマ中の
「イオン」同士の核融合反応を、利用する。
プラズマの超高温状態を保持し、
核融合反応を持続させるには、
プラズマ中の核融合反応によって発生した、
「高速の粒子」(ヘリウム)が、
さらにプラズマを加熱する、
『プラズマの自己加熱』が必要。
しかし、高速粒子は、主に「電子」は加熱するが、
核融合反応に必要な「イオン」への加熱は弱い、
ということが、課題になっている。
そこで、高速粒子が引き起こすプラズマの振動で、
イオンを加熱するという機構(メカニズム)が、
提唱されたが、確証は得られていなかった。
数値実験炉研究プロジェクトでは、
スーパーコンピューターを用いて、
「高速粒子」・「プラズマの振動」・「イオン」の3種類の
連結計算(ハイブリッド・シミュレーション)を実施。
高速粒子が引き起こすプラズマの振動が、
イオンの加熱につながることを、証明した。
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04TN1_9283.jpg05TN1_9287.jpg06TN1_9290.jpg
◆ナノスケールで観察するため、
硬い金属の超薄膜化に成功。

◎研究グループ
「核融合工学研究プロジェクト」
(時谷政行准教授、永田大介特任専門員ら)
どんなに硬い材料でも、
表面の極近傍(ごくきんぼう)には、
ナノメートル(10億分の1メートル)のスケールで、
損傷や欠陥が生じる可能性がある。
ナノスケールで、材料(試料)の断面を観察するには、
透過型電子顕微鏡を用いるが、
電子ビームを透過させやすくするためには、
最表面部は残しつつ、厚さ100ナノメートル以下の
超薄膜(ちょうはくまく)を、切削加工する必要がある。
ただし、硬い材料を超薄膜化するのは、極めて難しく、
従来の技術では、ほぼ不可能だった。
核融合工学研究プロジェクトでは、
材料に、直径約30ナノメートルの
ガリウムイオンビームが照射できる、
切削加工装置を使用。
タングステン」の超薄膜化に取り組んできたが、
一般の金属の中では、最も硬い物質のため、
薄くしようとすると、削りすぎてしまい、
最表面部までも、無くなってしまっていた。
そこで今回は、イオンビームの照射位置と方向を工夫。
何度も照射することで、少しずつ薄くしていき、
楔形(くさびがた)に切り出すことで、
タングステンの最表面部は残したまま、その断面を、
超薄膜化(100ナノメートル以下)することに、成功した。
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