SST-1（トカマク）

SST-1 (または定常超伝導トカマク) は、インド原子力庁傘下の独立研究機関であるプラズマ研究所 (IPR) のプラズマ閉じ込め実験装置です。これは新世代のトカマクに属し、主な目的は先進構成 (「D」字型) プラズマの定常運転です。超伝導磁石を備えた中型トカマクとして設計されています。

SST-1 プロジェクトは、インドが核融合ベースの完全機能型原子炉装置を概念化し、製造する能力を獲得するのに役立ちました。SST-1 システムは、ガンディナガルのプラズマ研究所に設置されています。SST-1 ミッションは、インドのプラズマ物理学者である YC Saxena 教授と Chenna Reddy 博士が議長を務め、Subrata Pradhan 博士が指揮を執っています。

SST-1ミッションの次の段階である「DEMO」と呼ばれるSST-2はすでに開始されている。^[1]

SSTミッションに関する最初の協議は1994年に始まりました。システムの技術的詳細と機械図面は2001年に完成しました。機械は2005年までに製造されました。Godrej - Boyce Pvt. Ltd.は、SST-1コイルの製造で重要な役割を果たしました。SST-1の組み立てにより、インド政府の上級メンバーは、インドの物理学者によるITERプログラムへの参加要請を承認するようになりました[情報ボックスを参照]。2005年8月17日、当時のインドの電力大臣であるサイード首相は、インドがITERに参加するという主張を ラージヤ・サバーに報告しました。 ^[2] フランスのITERからのチームは、インドの科学者が成し遂げた進歩を見るために、プラズマ研究所に設置されたSST-1ミッションコントロールを訪問しました。最終的に、2005年12月6日、インドは正式にITERプロジェクトの完全なパートナーとして受け入れられました。 ^[3] 一部のコンポーネントを改良および変更するために、SST-1機械はその後分解されました。改良版の機械は2012年1月までに完全に組み立てられました。

2013年に全面稼働し、2015年までに、中心磁場1.5Tでプラズマ電流75000Aを超える、最大約500msの繰り返しプラズマ放電を生成しました。^{[4] 「SST-1は、超臨界ヘリウムではなく2相ヘリウムで極低温安定に動作する}超伝導トロイダル磁場磁石を備えた世界で唯一のトカマクであり、これにより冷たいヘリウムの消費量が削減されることが実証されています。」^{[4] [5]}

2015年12月現在、より長いパルスを可能にするためにプラズマ対向部品を含むアップグレードが行われています。^{[5] [更新が必要]}

伝統的に、トカマクは「変圧器」作用で動作してきました。つまり、プラズマが二次的な役割を果たし、重要な「自己生成」磁場が「外部生成」磁場 (トロイダルおよび平衡) の上に存在します。これは、生成、電流駆動、加熱がきちんと統合された非常に優れた方式であり、プラズマを数 keV の温度に加熱する段階になるまで、核融合コミュニティの長年にわたる選択肢でした。その後、加熱は無線周波数 (RF) 波および/または高エネルギー中性ビーム注入(NBI) によって個別に行われました。

その後、プラズマ境界でのプラズマ壁相互作用プロセスを制御することで、トカマクプラズマ性能の優れた制御が確立され、プラズマ持続時間は主に「変圧器パルス長」によって制限されるようになりました。しかし、将来の発電炉に関係するには、これらのデバイスを定常モードで動作させることが不可欠です。定常動作という概念自体が、一連の物理的および技術的な課題を提示しています。たとえば、以前に達成された優れたプラズマ性能は、周囲の材料壁が粒子の優れた「ポンプ」として機能していたためでしたが、これは定常状態では当てはまらない可能性があります。

したがって、おそらく「飽和」している壁が存在する場合でも、同等の性能を達成しようと努力する必要があります。次に、多くの工学的および技術的考慮事項が浮上します。磁石は超伝導型でなければなりません。そうでないと、従来の（抵抗型）タイプの電力消費が非経済的なレベルに達する可能性があります。磁石は、他の「温かい」物体（真空容器など）に近接しているにもかかわらず、超伝導性を維持するように特別に設計する必要があります。熱と粒子の排出は、特殊なタイルとアクティブ冷却を使用して定常状態で処理する必要があります。高度な、いわゆるダブル ヌル ダイバータ プラズマ構成は、長い放電期間にわたってプラズマの混乱を回避する効率的なフィードバック制御によって維持する必要があります。^[6]

SST-1 には多くの新しいプラズマ診断装置が搭載されますが、その多くはインドの核融合研究で初めて使用されるものです。SST-1 に組み込まれる新しいプラズマ診断装置には次のようなものがあります。

• 高速走査ラングミュアプローブシステム
• ガスパフ画像診断
• ダイバータ放射線を画像化するボロメータ

SST-1 に搭載されている診断装置のほとんどは国産で、プラズマ研究所の診断グループによって設計・開発されました。このグループは、インド亜大陸でプラズマ診断および関連技術に取り組んでいる唯一のグループです。

SSTミッションの次の段階であるSST-2核融合炉は、インドの科学界で「DEMO」と呼ばれており、すでに構想が練られている。プラズマ研究所の著名な科学者のグループは、電気を生産できる本格的な核融合炉の製作に取り組んでいる。DTプラズマ、テストブランケットモジュール、生物遮蔽、改良されたダイバータなど、多くの新しい機能がSST-2に組み込まれる。SST-2もインドのグジャラート州に建設される予定。そのための土地買収やその他の基本的な手続きは完了している。

他の核融合炉の設計としては、DEMO、^[7] Wendelstein 7-X、^[8] NIF、^[9] HiPER、^[10] JET（ITERの前身）、^[11] MASTなどがあります。^[12]

• アディティア（トカマク）
• メガプロジェクト
• 核融合エネルギー、ITERを管理するEU組織
• インドの原子力発電