2022年01月17日 (13:43)

ホウ素粉末で不純物と乱流をダブル抑制【高温プラズマの維持に効果】

核融合科学研究所(土岐市下石町・吉田善章所長)の
増﨑貴教授(54歳・ますざきすぐる)らと、
プリンストンプラズマ物理研究所(米国・PPPL)の
フェデリコ・ネスポリ博士(34歳)らの
国際共同研究グループは、
核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)に、
PPPLで開発された「粉末落下装置」を設置。
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プラズマ実験の最中に、ホウ素の粉末を、
プラズマに振り掛けたところ、
LHDにおいてはリアルタイムで、
壁からの不純物を低減させるだけではなく、
プラズマ中の乱流も、抑制できることを発見した。
高温プラズマの安定維持に向けた、
研究成果として発表した。
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核融合発電を実現するためには、
プラズマを磁場で閉じ込め、
1億度以上の高温に加熱し、
安定的に維持することが必要。
ところが、LHDの真空容器の壁から発生した、
酸素などの不純物が、プラズマに入ると、
熱が逃げてしまい、温度が下がってしまう。
また、高温のプラズマでは、
大小さまざまな渦を伴った流れ「乱流」が発生。
この乱流が、プラズマをかき乱してしまうため、
温度が下がる、もうひとつの要因になっている。
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ホウ素は、酸素を吸着する性質があり、毎回、
実験開始の前には、壁にホウ素の膜を張っていた。
ただ、いったん実験を開始してしまうと、途中で、
新たなホウ素をコーティングすることは、
磁場の関係上、困難だった。
そこで、増﨑貴教授ら国際共同研究グループは、
プラズマの実験中でも、
ホウ素の粉末が振り掛けられる、
粉末落下装置を設置した。
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この粉末落下装置は既に、アメリカやドイツなどの
プラズマ実験装置に設置されており、
ホウ素の振り掛けにより、温度が上昇することは、
トカマク型・ヘリカル型を問わず、確認できていた。
今回の実験では、放電中のプラズマに、
約20秒という長い時間、
ホウ素粉末を振り掛け続けたところ、その間、
高い温度が維持されることが、分かったというもの。
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核融合科学研究所の増﨑貴教授は、
「ホウ素を振り掛けている間、
プラズマの温度が上昇することは分かったが、
どのようなメカニズムで、
乱流が抑制されているのかについては、研究中。
ホウ素粉末の量についても、単純に、
増やせば良いというわけではない。
今後は、酸素との吸着効果ではなく、
乱流の抑制効果だけを見た場合、
プラズマにホウ素以外の物質を落下させても、
同様の抑制効果が出るのか、
実験を進めていきたい」と語った。
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