研究組織:エネルギー生成研究部門

プラズマエネルギー研究分野

エネルギー生成研究部門 プラズマエネルギー研究分野
教授:水内 亨 准教授:南 貴司 助教:小林 進二
核融合炉開発をはじめとするプラズマエネルギー応用を拓くプラズマの生成・計測・制御に関する研究を行っています。

境界プラズマ制御による炉心プラズマの高性能化

教授:水内亨
核融合エネルギー実用化を目指す核融合炉をはじめ、プラズマのエネルギー応用の未来を拓く、超高温プラズマの生成・計測・制御に関する研究を行っています。より高い性能を持ったプラズマを得るためには、閉じ込め磁場制御やプラズマ加熱制御だけではなく、燃料ガス等の給排気制御、プラズマと材料との相互作用制御などが必要です。超高温プラズマと材料との間の領域に存在するプラズマ、すなわち境界プラズマが、上述のような制御に深く関っています。この境界プラズマの物性の理解と制御法の開発、それらを通じたプラズマの高性能化を目指した研究を進めています。

ガス供給制御によるプラズマ領域拡大

プラズマへの燃料ガス供給法に新しい手法(SMBI)を取り入れることで、従来到達が困難であった高い密度 (ne) と蓄積エネルギー (Wp) 領域へプラズマを拡張することができました。

境界プラズマ制御による炉心プラズマの高性能化

Nd:YAG レーザートムソン散乱法による高温プラズマ分布計測

准教授:南貴司
本研究では、Nd:YAGレーザートムソン散乱法をヘリオトロンJ装置に適用し、核融合プラズマ内部の分布が時間的に発展していく様子を計測します。プラズマ分布はスティッフネスがあって、外部パラメーターによって形状がほぼ決まるものであると考えられてきた時もありますが、プラズマ分布の形状には豊かな多様性があることが最近明らかになってきました。また分布の形状を制御することで、プラズマ閉じ込め性能を改善することも可能なことがわかってきました。そこで、ヘリオトロンJ装置で生成されるプラズマ分布の時間発展を計測し、そのデータに基づいてプラズマ分布を能動的に制御し、優れたプラズマ閉じ込めを実現します。

Nd:YAG レーザートムソン散乱法による高温プラズマ分布計測

ヘリオトロンJ装置に取り付けるNd:YAG レーザートムソン散乱計測装置の概念図

中性粒子ビーム加熱を用いたプラズマの高性能化

助教:小林進二
中性粒子ビーム加熱は、核融合を目指した高温・高密度プラズマを生成するために広く利用されています。本研究では単にプラズマを高温・高密度化するだけでなく、積極的にアクチュエータとして利用することで、プラズマの高性能化を目指した制御手法の開発、およびその物理機構の解明を推進しています。具体的にはプラズマ中にわずかに流れる電流や、プラズマの流れを積極的に中性粒子ビームで制御することで、より好ましいプラズマ閉じ込めの状態を作り上げることを試みています。また、プラズマの状態を高精度で計測する手法の開発にも取り組んでいます。

ヘリオトロンJ装置の中性粒子ビーム入射システム

ヘリオトロンJの中性粒子ビーム入射装置は正方向、逆方向2つのビームラインで構成され、最大入射電圧・入射パワーはそれぞれ3万ボルト・70万ワットである。

ヘリオトロンJ装置の中性粒子ビーム入射システム

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