核融合プラズマへの燃料供給ペレット周辺に形成される “揺らぎ”構造の発見 ―超高温プラズマと水素の氷が共存する極限条件下に現れる “揺らぎ“―
Research Topics / 研究トピックス
京都大学エネルギー理工学研究所 大島慎介助教、門信一郎准教授、長﨑百伸教授、同大学エネルギー科学研究科 鈴木琢土修士課程学生(当時)、的池遼太博士課程学生(現:量子科学技術研究開発機構)、核融合科学研究所 本島厳准教授らの研究グループは、磁場閉じ込め核融合プラズマへの燃料供給ペレット周辺に形成される"揺らぎ"を発見しました。エネルギー問題に終止符を打つと期待される核融合炉では、太陽の中心温度を超える一億度超の超高温プラズマ中心部に、燃料供給のための水素の氷(ペレット)を弾丸のように打ち込むことが必要とされます。今回の研究では、京都大学所エネルギー理工学研究所ヘリオトロンJ装置で生成した一千万度を超える高温プラズマに核融合科学研究所が開発した水素ペレット入射装置を用いて時速~900 kmでペレットを打ち込み、プラズマ中でペレットが溶ける様子を10万分の1秒を撮影可能な高速カメラで観測しました。得られた画像の解析によって、ペレットが溶ける過程において"揺らぎ"が生まれ、三次元的に伝搬していることを解明しました。超高温プラズマと水素の氷が共存する極限状況においても、自然界に普遍的に存在し、様々な機能を果たす"揺らぎ"が発見されたことは、将来の核融合炉の持続的燃焼の実現においても"揺らぎ"の物理が重要であることを初めて示した成果です。
本研究成果は、2022年8月20日に、科学雑誌「Scientific Reports」のオンライン版に掲載されました。
詳しい研究内容について
エネルギー生成研究部門 複合系プラズマ研究分野
エネルギー生成研究部門 プラズマエネルギー研究分野