IISSN 1884-1600

NIFS
NEWS

No.245

2 018 D E C / 2 0 19 J A N>>>

新 年 の ご 挨 拶 ・・・・ 2ー3

年頭にあたって

>>>

特

竹入康彦

集 ・・・・ 4ー5

第27回国際土岐コンファレンス・第13回アジア太平洋プラズマ理論
コンファレンス開催のご報告
石黒静児

>>>

研 究 最 前 線 ・・・・ 6ー7

国際共同研究で進めるプラズマ電子温度・密度分布計測の高速化
安原 亮

>>>

大学共同利用機関法人

自然科学研究機構

核融合科学研究所

ト ピ ッ ク ス ・・・・ 8

新年賀詞交歓会を行いました新年のご挨拶

年頭にあたって核融合科学研究所長
新年、明けましておめでとうございます。今年、

2

竹 入 康 彦ことを目的としたLHDプロジェクトは最終段階に

2019年が皆様にとって、実り多き輝かしい年と入りました。そのため、LHDプロジェクトの完遂なりますよう祈念いたします。研究所では今年5を目指すのに並行して、ポストLHD計画に向けた

月に創立30周年を迎えます。この節目にあたり、次期計画を策定する必要があります。現在、核融研究所の今後の発展に向けた決意を新たにして、合コミュニティにおいて活発な議論が行われてい核融合エネルギーの早期実現を目指した研究活動

ますが、どのような学術研究を展開するのか、定を更に強化させる所存です。今年1年、多くの研

常核融合炉を実現するためには何を明らかにする究成果が上げられるよう、研究所職員一同、全力のか、という視点からプロジェクトとしての課題で取り組んでまいりますので、どうぞよろしくお設定を行うことが重要であると考えています。大

願い申し上げます。

学共同利用機関である核融合研は、核融合コミュ

大型ヘリカル装置（LHD）の重水素実験も第2ニティの中心としてこうした議論をとりまとめ、

年次のプラズマ実験を実施しているところですが、次期計画を他の分野の大型学術研究プロジェクト

今、このLHD重水素実験は世界で注目されていまと競い合える内容に高めていくことが必要であるす。昨年10月下旬に国際原子力機関（IAEA）のと考えています。

核融合エネルギー会議がインドで開催されました。

さて、国内外の核融合研究は、国際協力により

これは核融合に関する世界最大の会議で、各国かフランスで建設中の国際熱核融合実験炉（ITER）

ら700件以上の発表が行われましたが、最終日のにおける2025年のファースト・プラズマ、2035

総 括 報 告 の 冒 頭 で、 ド イ ツ の ヘ リ カ ル 型 装 置

年の核融合燃焼実験開始を見据えて、核融合発電

W7-Xの実験開始と並んで、LHDの重水素実験開を行う原型炉開発へ向けて大きく動き出そうとし始が最も注目されるトピックスとして1番目に紹ています。文部科学省に設置された核融合科学技

介されるとともに、LHDの1億2,000万度のイオ術委員会では、「核融合原型炉研究開発の推進に

ン温度達成のグラフが引用されました。さらに、向けて」を策定し、原型炉の技術開発課題をまとプラズマ閉じ込めの同位体効果の解明は重要であめた「アクションプラン」を作成するとともに、ることを指摘した次のスライドでは、世界最大の昨年、総合的に開発工程を整理した「原型炉研究

トカマク型装置であるJETと並んで、LHDの同位開発ロードマップ」をとりまとめました。

体効果に関する研究成果が引用されました。核融

このロードマップでは、原型炉建設への移行判合に関して最も権威のある会議で、世界の核融合

断は、ITERによる核融合燃焼実験の開始以降の研究におけるLHD研究の重要性が示され、大きな2030年代後半になることが示されています。こ

注目を集めました。今後も更に重水素実験の研究

うした状況の中、将来の原型炉・核融合炉へ向け成果を積み上げて、定常運転性能に優れたヘリカ

た長期にわたる研究開発を進めるにあたり、大学

ル型装置が有する将来の核融合炉としての優位性の役割が重要となります。アクションプランにおを世界に示していく所存です。

いて、大学や核融合研が担うべき課題として、先LHDの重水素実験が開始されたことにより、核進的な中長期課題を取り上げ、大学と核融合研と融合炉を見通せる高温定常プラズマの実証とそのの共同研究として実施するシステムの制度設計を学術研究、及び環状プラズマの総合的理解を行う

この間、文部科学省及び量子科学技術研究開発機

構 と 検 討 し て き ま し た。 そ の 結 果、 双 方 向 型、

昨年は自然災害の多い年でした。これが地球温

LHD計画、一般に続く第4の共同研究システムと暖化の影響であるかは短絡的には言えませんが、して、「原型炉研究開発共同研究」を2019年度よ二酸化炭素増大による地球温暖化が少しずつ、しり立ち上げることとなりました。この共同研究シ

かし確実に進行しているのは事実でしょう。地球

ステムを通して、核融合研と大学による炉工学に

温暖化対策の国際枠組み「パリ協定」の順守に向関する共同研究をネットワーク化して、炉工学研

けて、欧州（EU）は2050年までに域内の温室効究基盤を構築することにより、大学の研究力の強

果ガス排出量を実質的にゼロに抑えるとの長期目化に貢献するとともに、20〜30年後の原型炉、標を掲げました。二酸化炭素を排出せず、燃料資

それに続く商用炉を実現する人材の育成にも貢献

源が無尽蔵の核融合エネルギーは、その達成に向したいと考えています。

けて中心的な存在でなければならないのですが、冒頭でも述べましたように、平成元年の5月29日に創設された核融合科学研究所は、今年、創立

残念ながら、現状の開発ペースでは、これに貢献することはできません。

30周年という大きな節目を迎えます。また、平成

研究開発は着実に進展していますが、核融合エ

9年に本部機能を土岐市へ移転したことから、今ネルギーの実現、普及には、あと50年はかかりま

年は土岐市移転22周年ともなります。平成の時代す。しかし現在、化石燃料に頼っている基盤エネ

とともに歩んできた研究所ですが、これまでの歴

ルギー源を、温室効果ガスを排出しないエネルギ

史を振り返るとともに、今後の更なる発展を期しー源に代えない限り、温暖化の問題は解決しないて創立30周年記念事業を実施することとしました。

のも事実かと思います。再生可能エネルギーは基記念式典を5月25日に開催する予定ですが、その盤エネルギー源とはなりません。そのため、核融他にも土岐市との共同イベント、記念学術講演会

合エネルギーが実現しない限り、この問題は解決等も企画しています。また、記念事業の一環とししないと言っても過言ではないかと思います。こて、「核融合エネルギー研究推進基金」を創設し、うした状況を認識して、核融合エネルギーの早期企業、法人はもとより、関係者、研究所OBをは実現へ向けた研究開発に責任を持って取り組む必じめとした個人、さらには一般の方々に幅広く寄要があります。一方で、核融合エネルギーの実現

附をお願いしています。基金は、人材育成事業、には100年規模の、人の一生を超える長期にわた研究環境整備事業、アウトリーチ活動等への活用る研究開発が必要となってきています。そのため、を予定していますので、ご支援いただけますよう

核融合の研究開発に対する広範な国民の支持・支よろしくお願いいたします。

援が世代を超えて絶えず受けられるよう、しっか研究所の30年を振り返る時、土岐市をはじめとりと継続的に説明することが必須となります。そする地域からのご支援の大切さを改めて感じます。

うした広報活動、アウトリーチ活動が、今後ます

市民説明会、理科工作教室、出前授業、研究所見ます重要になってくるでしょう。

学などをはじめとする地域との様々な交流活動、

核融合エネルギーは、時間がかかっても是非と広報活動等を通じて、多くの市民の皆様に重水素も実現しなければなりませんが、時間的余裕はも実験をはじめとする研究所の研究活動に対するごうあまりありません。1年1年、確実に研究成果を理解とご支援をいただくとともに、地域との交流・積み上げて、1日でも早くヘリカル型定常核融合

連携を強めさせていただいています。改めまして炉が実現できるよう、研究所一同、今年1年頑張

お礼申し上げます。実験の安全管理の意識を更にる所存です。本年も引き続き、ご支援、ご指導の程、高め、こうした地域との信頼関係を更に強固なもよろしくお願い申し上げます。

のとすることが、研究所の研究活動をより一層発展させることにつながると考えています。

3

特

集

第27回国際土岐コンファレンス
第13回アジア太平洋プラズマ理論コンファレンス開催のご報告
石 黒 静 児第27回国際土岐コンファレンス及び第13回ア会議開催により学術的体系化や分野間連携の拡

ジア太平洋プラズマ理論コンファレンスを、平成

大、さらには核融合科学研究所を中核とした国際

30年11月19日から11月22日まで、岐阜県土岐的学術拠点形成の促進と、特に若手にとっては国市のセラトピア土岐を会場として合同開催しまし際交流経験の蓄積などが期待されます。

たのでご報告をいたします。なお、今回から土岐

開催期間を通じて、本会議には16カ国から総コンファレンスの会議名に副題を設けず、恒久的数221名の参加があり、活発な議論が展開されまな会議名として「プラズマ・核融合に関する国際した。会期中にはバンケットを、続く日程では市

土岐コンファレンス」といたしました。

民学術講演会を企画し、会議参加者や地元の皆様

近年、プラズマ科学は核融合関連ばかりでなくとの交流の良い機会となりました。

様々な分野へと大きな拡がりを見せています。こ

開会式においては、竹入康彦所長の開会挨拶の

こ数年の土岐コンファレンスでは、この流れを受後、古屋圭司衆議院議員（ご代読）、大野泰正参

け、特定の分野に限定せず核融合、宇宙、医療応用、議院議員（ご代読）、加藤靖也土岐市長、吉澤菜

農業応用、材料加工など幅広い分野を対象として、

穂美文部科学省研究開発戦略官付核融合科学専門

それらの共通性と多様性に目を向けて開催してき官からご祝辞を賜りました。また、渡辺猛之参議ました。

院議員からはご祝辞をお寄せいただきました。加一方、アジア太平洋プラズマ理論コンファレン

藤辰亥土岐市議会議長、加藤淳一土岐市議会副議

スはプラズマ科学全般に関する理論・シミュレー長、加藤輔之瑞浪市議会副議長、加藤淳司土岐市

ションの会議で、磁場閉じ込め核融合、スペース

副市長、山田恭正土岐市教育長、水野龍雄土岐市

プラズマ、レーザープラズマ相互作用、低温プラ

総務部長にはご臨席をいただきました。特に地元ズマ、基礎プラズマからそれらの応用まで広い分の方々の長年の温かいご支援を大変ありがたく存野を対象としています。1996年に第一回会議がじております。開会式後に撮影しました参加者の催されて以来、アジア及び環太平洋諸国で開催さ集合写真を表紙に示します。

れており、日本での開催は9年ぶり4回目となり本会議では、チョンソク・チャン教授（米国・ます。合同開催であることから、幅広い分野の共プリンストンプラズマ物理研究所）、ドナルド・通性を探る手段として、理論・シミュレーション

スポン博士（米国・オークリッジ国立研究所）、研究を一つの軸とし、シミュレーション技法や可洲鎌英雄教授（核融合科学研究所）、藤岡慎介教視化も主要な課題に取り上げました。

授（大阪大学）に、それぞれ「米国SciDACプロ
グラム及びエクサスケールコンピュータプロジェ
クトの下でのXGCコードによるジャイロ運動論物
理」、「アルベン波とホイッスラー波の周波数領域における高エネルギー粒子駆動不安定性」、「数値
実験炉研究プロジェクトの最近の進展」、「マルチ
ピコ秒超高強度レーザーによる磁化高速加熱を用いたレーザー核融合における点火への段階的アプローチ」についての基調講演をいただきました。
これら4件の講演に加えて、19名の招待講演者に

開会式の様子4

幅広い分野にわたる最新の研究成果を発表いただ見してきた原子核乾板をピラミッドに持ち込んで、その内部の未知の空間を探るという、素粒子物理学と考古学を結んだ最先端の研究について、原子
核乾板の作成からピラミッド内に入っての乾板の設置の様子などの映像も交えて分かりやすく丁寧に解説いただきました。空から絶えず地球表面に降り注ぎ、私たちの体の中を通過しているミュー粒子という素粒子を原子核乾板で捉えて、巨大な古代遺跡の内部構造を探る壮大なお話にご来場の方々も心を奪われている様子でした。その後の質ポスターセッションの様子

疑においても、ご来場の方から多数の質問がなさきました。一般講演としては口頭発表7件、ポスれ、大変な盛り上がりを見せました。森島講師は

ター発表158件の合計165件の発表がありました。

本講演で紹介された原子核乾板の核融合研究へのこれらの発表から投稿・査読を経たものがプラズ

応用を視野に入れて、以前の土岐コンファレンス

マ・ 核 融 合 学 会 の 学 術 誌Plasma and Fusion

でも講演されたそうです。思いがけないところで

Researchにおいて出版されることになります。

繋がる科学の興味深さと、30年近く続けてきた

会期中には、「バンケット」を実施し、会議参加

土岐コンファレンスが分野を超えた研究交流にも者は地元の方々や所員と歓談を楽しみました。バ

貢献できていることを実感しました。森島邦博講

ンケットにおいては、加藤土岐市長に歓迎の挨拶

師と、そして、とても熱心に講演を聞いてくださをいただくとともに、チャン教授、スポン博士らいました多くの市民の方々に、改めて御礼申し上からご祝辞をいただきました。チャン教授、スポげます。

ン博士ともに核融合科学研究所と共同研究を行っ最後になりますが、本会議は岐阜県、土岐市、ており、長年の交流に関するお話が印象的でした。

一般社団法人プラズマ・核融合学会、特定非営利

11月23日には同じセラトピア土岐を会場とし活動法人核融合科学研究会のご後援をいただき、て、一般市民を対象とした市民学術講演会が開催

また、市民学術講演会には上記に加えて岐阜県教されました。今回は、名古屋大学高等研究院の森育委員会、土岐市教育委員会、中部ESD拠点協議

島邦博特任助教を講師にお招きし、「宇宙線イメ

会にもご後援をいただきました。ここに御礼申し

ージングによるエジプトのクフ王のピラミッド調上げます。

査〜未知の巨大空間の発見」という演題でご講演（基礎物理シミュレーション研究系 研究主幹・教授／をいただきました。約280名の方が来場され、サ

ITC27&APPTC2018 現地実行委員長）

テライト会場も満員になる盛況ぶりでした。名古屋大学の素粒子物理学の研究で数々の新粒子を発

市民学術講演会の様子

5

研究最前線

国際共同研究で進める
プラズマ電子温度・密度分布計測の高速化
安 原亮

みなさんは、ガリレオ・ガリレイという名前をトムソン散乱光の明るさを見ることでプラズマの聞いたことがあるかと思います。彼は、16世紀

電子密度を知ることもできます。LHDで使用され後半からイタリアで活躍した科学者で、天体観測ているトムソン散乱計測装置は、最大144空間点とそれに基づく科学的な分析によって地動説を主で電子温度・密度分布の計測を行うことが可能で張しました。これが原因で、カトリック教会に異す。空間分解能という点では世界トップレベルの端宣告を受けた際に発したとされる「それでも地性能を誇っています。ガリレオ同様、我々もこの球は動く」という言葉は非常に有名です。その彼

高空間分解の計測器を用いて、これまでLHDプラの研究に大きく貢献した計測器が、当時の最先端

ズマ性能の向上や核融合プラズマの新発見などの技術である“望遠鏡”です。ガリレオは、この高性成果を挙げてきました。

能な計測器を用いて、星の動きを詳細に観測、考察し、地動説を確信しました。また自ら性能を向上させ、月にクレーターがあることや、木星の衛星を発見しました。ガリレオの深い考察や天文学の新発見には、高性能な計測技術が不可欠だったと言えるのです。
さて、大型ヘリカル装置（LHD）で行われている核融合プラズマの研究でも、計測技術は非常に重要です。核融合プラズマの状態を知るために、

図１

トムソン散乱によるプラズマの電子温度・密度計測

プラズマの温度や密度といった情報を正確に計測6する必要があるのです。LHDプラズマ中の電子のでは、このような高空間分解能LHDトムソン散

温度の計測にはトムソン散乱計測という手法が用乱装置を、さらに高性能化することを考えてみたいられます。1億度を超える高温プラズマの温度

いと思います。前段で説明したようにLHDのトム

計測には、ガラス棒でできた市販の温度計は使え

ソン散乱計測装置は、世界最高の空間分解能を持ません。たちまち溶けてしまうからです。そこでっています。これはプラズマの細かい形状を観測強力なレーザー光をプラズマ中に入射して、プラする能力が、非常に高いということを意味していズマ中の電子にレーザー光が衝突するときに発生ます。しかしながら、ガリレオが観測していた月する「トムソン散乱光」を測定することでプラズと比べて、プラズマは非常に早く、時々刻々と形

マ中の電子の温度を評価します（図1参照）。プラ

状が変化してしまいます。したがって空間分解能

ズマ中の電子は、動き回っているため、発生するだけでなく、どれだけ早く繰り返して計測できる

トムソン散乱光はドップラー効果によって、入射かという、時間分解能が非常に重要になります。

したレーザー光とは違う色に変わります。この色

LHDのトムソン散乱計測装置の繰り返し周波数は、の変化はプラズマの温度によって決まっているた

10〜100ヘルツに対応しています。これを高繰め、トムソン散乱光の色を見ることでプラズマのり返し・高時間分解能化することで、過渡的なプ

電子温度を知ることができるのです。またこの時、ラズマ応答を含む高速なプラズマ現象の電子温

度・密度分布を精密測定することが可能となり、本装置の肝は、トムソン散乱計測装置用のレー

今まで見てきた物理現象の深い理解や新発見が望ザーにあります。レーザーの高繰り返し化では、めるのです。トムソン散乱計測の高速化は、計画

固体レーザー媒質内での発熱により、熱レンズ効段階のものも含めて世界的な潮流となってきてい果といった熱光学効果が問題となります（熱光学ます。例えばドイツのマックスプランクプラズマ

効果はいわゆる「かげろう」として一般に知られ物理研究所のヘリカル装置W7-Xでは、レーザーるものと同じ現象）。これはレーザー光の出力低技術で先端を行くドイツの半導体励起固体レーザ

下や光学損傷の原因となり、レーザーの高出力化

ーを導入して1キロヘルツ（kHz＝1,000ヘルツ）

を制限します。

のオペレーションを模索しています。またイギリ

そこで本研究では、媒質内に温度分布が発生す

スの球状トカマク装置MASTでも8台のレーザー

る前に、レーザー増幅を行うことで熱光学効果をを使ったキロヘルツオーダーの高速トムソン散乱

回避して1ミリ秒以下の時間幅で複数回パルスを計測が行われています。このような状況は、時間発生させるレーザー装置を開発します。図3（a）

分解能の向上が、新たな物理現象発見へのクリアに示すように固体レーザーをフラッシュランプでな研究戦略であるためだと推測されます。

光励起すると、図3（b）のようにレーザーロッド

LHDでは、数年間の基礎的な検討を経て、2017の冷却過程で温度分布が発生してしまいます。し年から米国ウィスコンシン大学マディソン校とのかしながら冷却過程の初期段階のごく短い時間で国際共同研究プロジェクトとして、最大15キロヘ

は、ロッド外への熱伝達が間に合わず温度分布平ルツで計測可能なトムソン散乱計測装置の開発を坦な状況が生まれます（図3（c））。この平坦な温進めています。導入するシステムは、通常の30ヘ度分布が保たれている時間内にレーザーを高繰り

ルツのトムソン散乱計測を行いながら、これとは返し動作させることで、レーザーの熱光学効果の独立の2つのバーストモード（間欠運転）を持つレ問題を回避して、高速なトムソン散乱装置を実現

ーザーを導入することで15キロヘルツの高速バー

することができるのです。

ストモード（15ミリ秒（ms＝1/1,000秒）間動作、
225パルス）、1キロヘルツ（50ミリ秒動作、50パルス）のスローバーストモードでの計測が可能となります（図2参照）。LHDに設置する主要構成
装置の一部は米国エネルギー省の支援を受けたウィスコンシン大学からの提供で、費用負担も含めて双方で本プロジェクトを展開しています。11月

図3

高速トムソン計測用レーザーのバーストモード熱分布には提供装置に関わる契約の締結が終了し、現在急ピッチで、LHDへの導入を目指して開発を進めています。

ガリレオが、高性能な望遠鏡を用いて天文学の重要な発見を成し遂げたように、LHDにおいても、高速な電子温度・密度分布の計測装置を導入する
ことで研究の更なる発展を得たいと思っています。
17世紀に月を望遠鏡で眺めた時に、思い掛けず
クレーターを発見したときのガリレオの高揚感は想像するだけでワクワクしてきます。LHDでもそんな新発見が期待できると、国際共同研究チーム一丸となって準備を進めています。

図2

高速トムソン散乱導入後の時間分解能別測定モード（高温プラズマ物理研究系

准教授）

7

新年賀詞交歓会を行いました
平成31年１月７日に管理・福利棟４階第１会議室にて、新年賀詞交歓会を行いました。竹入康彦所長から職員へ年頭の挨拶があった後、平成30年中の学会賞等受賞者の紹介がありました。
平成30年 学会賞等の受賞者 (職名は受賞当時のものです）
受賞日
H30.1.23
H30.3.18
H30.6.3
H30.6.29
H30.8.9

H30.8.10

H30.8.31
H30.9.5

H30.11.16

H30.11.20

H30.11.28
H30.12.5

賞
名日本シミュレーション学会
Outstanding Presentation Award
応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会
第16回プラズマエレクトロニクス賞
自然科学研究機構 第7回若手研究者賞
第12回核融合エネルギー連合講演会
若手優秀発表賞

核融合科学研究所 発行
複写される
方へ

者

（名古屋大学大学院工学研究科エネルギー理工学専攻）（総合研究大学院大学物理科学研究科核融合科学専攻）

未来エネルギー研究協会
第18回若手研究者のためのサマースクール
ベストディスカッション賞
プラズマ科学のフロンティア2018研究会
学生ポスター賞
日本原子力学会材料部会
第10回日本原子力学会材料部会奨励賞
AAPPS-DPP（Association of Asia Paciﬁc Physical Societies,
Division of Plasma Physics）
Akira Hasegawa Poster Prize
核融合科学研究所
大学院コロキウム 学生優秀発表賞
平成30年材料照射研究会（ゼロエミッション・エネルギー研究拠点研究会）
優秀ポスター発表賞
プラズマ・核融合学会 紅宝賞

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

受賞
浩章 教 授寛明 准教授基志 准教授治久 助 教資季 助 教洸太Nilam Nimavat

第9回日韓セミナー ポスター賞

竹入所長による年頭の挨拶

中村
大谷
後藤
中野
仲田
柳原

畔上 彰
（名古屋大学大学院理学研究科素粒子宇宙物理学専攻）

鎌田 慧介（名古屋大学大学院理学研究科素粒子宇宙物理学専攻）

申 晶潔 特任研究員

沼波 政倫 准教授

松永 信之介
（総合研究大学院大学物理科学研究科核融合科学専攻）

申 晶潔 特任研究員
伊神 弘恵 准教授

平成 30 年中の学会賞等受賞者らによる記念撮影

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