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 DIII-D 容器内の作業員 (写真提供: DIII-D 国立核融合施設) | |
| デバイスタイプ | トカマク |
|---|---|
| 位置 | サンディエゴ、カリフォルニア州、米国 |
| 所属 | ゼネラル・アトミックス |
| 技術仕様 | |
| 主半径 | 1.67 m (5 フィート 6 インチ) |
| マイナー半径 | 0.67 m (2 フィート 2 インチ) |
| 磁場 | 2.2 T (22,000 G) (トロイダル) |
| 火力 | 23MW |
| プラズマ電流 | まで2.0 メートル |
| 歴史 | |
| 運営年数 | 1986年～現在 |
| 先行 | ダブレットIII |
DIII-Dは、1980年代後半からカリフォルニア州サンディエゴのジェネラルアトミックス社（GA）が米国エネルギー省のために運用しているトカマク型核融合炉である。DIII-D国立核融合施設は、磁気閉じ込め核融合を実現するための継続的な取り組みの一環である。DIII-D研究プログラムの使命は、核融合エネルギー生産に対するトカマク型アプローチの最適化のための科学的根拠を確立することである。 [1]
DIII-D は、GA で非円形のプラズマ断面を持つトカマクの実験用に構築された一連の装置の 3 番目である、以前の Doublet III に基づいて構築されました。この作業により、特定の形状がプラズマのさまざまな不安定性を強力に抑制し、プラズマ圧力とパフォーマンスが大幅に向上することが実証されました。DIII-D は、プラズマが D の文字のような形状であることからそのように名付けられました。この形状は、現在では最新の設計で広く使用されており、「先進トカマク」と呼ばれるクラスの装置につながっています。先進トカマクは、強力なプラズマ形状による高プラズマ βでの動作、さまざまなプラズマ不安定性のアクティブ制御、および高い核融合利得(核融合電力と加熱電力の比率)のための高エネルギー閉じ込めを生み出す定常電流および圧力プロファイルの達成を特徴としています。
DIII-D は、米国エネルギー省科学局が支援する米国の 2 つの大型磁気核融合実験の 1 つです (もう 1 つはプリンストン プラズマ物理研究所のNSTX-U )。このプログラムは、定常状態の先進トカマク運転の追求と、現在フランスで建設中のITER実験の設計と運用の支援に関する研究開発に重点を置いています。ITER は、加熱に必要なエネルギーの 10 倍のエネルギーを核融合反応から生成する、 自立燃焼プラズマを実証するように設計されています。
DIII-D研究プログラム
DIII-D研究プログラムは大規模な国際協力であり、100以上の機関から600人以上のユーザーが参加しています。ジェネラル・アトミックス社は、核融合エネルギー科学局を通じてエネルギー省のためにサンディエゴを拠点とする施設を運営しています。[2]
DIII-D の研究は、高温の磁化プラズマの挙動を支配する基本的な物理プロセスを解明し、ITER などの将来の燃焼プラズマ装置の科学的基礎を確立することを目指しています。最終的な目標は、この理解を利用して経済的に魅力的な核融合発電所を開発することです。
トカマクは、プラズマを閉じ込めて形作る磁場コイルに囲まれたトロイダル真空チャンバーで構成されています。プラズマは、チャンバー内に電圧をかけて大電流（100万アンペア以上）を発生させることで生成されます。プラズマは、高出力中性ビームとマイクロ波の組み合わせによって太陽の10倍の温度に加熱されます。プラズマの状態は、強力なレーザー、マイクロ波、その他の精密プラズマ診断に基づく計測機器を使用して測定されます。[3]
実験では閉じ込め、過渡現象、電力および粒子の排出などのテーマを探求します。DIII-Dはプラズマ加熱、燃料供給、電流駆動の革新的なメカニズムを調査するためのテストベッドとしても使用されます。[4]
歴史
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1974年5月、AECは、以前のダブレットIとIIの磁気閉じ込め実験の成功に基づいて、ダブレットIII磁気核融合実験の構築にジェネラルアトミックスを選択しました。1978年2月、ダブレットIII核融合実験はジェネラルアトミックスでプラズマによる最初の動作を達成しました。この装置は後にアップグレードされ、1986年にDIII-Dと改名されました。 [5]
DIII-D プログラムは、当時 (1980 年代初頭) に達成された最高のプラズマ β (プラズマ圧力と磁気圧力の比) や、当時 (1990 年代初頭) に達成された最高の中性子束 (核融合率) など、核融合開発におけるいくつかのマイルストーンを達成しました。主要な科学的発見には、1990 年代のせん断流による乱流抑制の検証、および 2000 年代のアクティブおよびパッシブのエッジ局所モード抑制メカニズムの両方が含まれます。
2021年に、このプログラムは、気体溶液をホウ素、窒化ホウ素、リチウム粉末の混合物に置き換える、改良された境界冷却アプローチを発表しました。これによりプラズマの熱が放散され、原子炉壁が保護されました。[6]
参考文献
- ^ DIII-D 「DIII-D」。2018年2月17日閲覧。
- ^ 「ゼネラル・アトミックス - 磁気核融合エネルギー」。2018年2月17日閲覧。
- ^ 「DIII-D 国立核融合施設 11 か月のエンジニアリング アップグレード」。2019 年 2 月 15 日 – www.youtube.com 経由。
- ^ Fenstermacher, ME; et al. (2022). 「核融合エネルギーへのトカマクアプローチを最適化するための物理学的基礎を前進させるDIII-D研究」。核融合。62 ( 4 ): 042024。Bibcode : 2022NucFu..62d2024F。doi : 10.1088/1741-4326/ac2ff2。hdl : 1721.1/147629。S2CID 244608556 。
- ^ 「ゼネラル・アトミックスの歴史。1974年5月および1978年2月」。2021年2月17日閲覧。
「1974年5月」。
「1978年2月」。 - ^ Andrei, Mihai (2021-11-08). 「核融合のブレークスルーにより、重要な課題の解決に一歩近づく」ZME Science。2021-11-08時点のオリジナルよりアーカイブ。2021-11-08に閲覧。
外部リンク
- 「ゼネラル・アトミックス核融合エネルギーとDIII-Dホームページ」fusion.gat.com . 2021年11月8日閲覧。
- DIII-D 国立核融合施設 - 星を地球にもたらす: YouTubeの DIII-D での核融合エネルギー研究
北緯32°53′36.46″ 西経117°14′4.40″ / 北緯32.8934611° 西経117.2345556° / 32.8934611; -117.2345556