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第３４回欧州物理学会（EPS）プラズマ物理に関する会議

は磁場閉じ込めのドリフト不安定性の３次元構造同定が１件，レーザーによる電子加速が２件，ダストプラズマの結晶化を対象としたものが１件と，ここにも研究の動向が伺

山田弘司（核融合科学研究所）

えた．

村上匡且（大阪大学レーザーエネルギー学研究センター）

来年は６月９日−１３日にクレタ島（ギリシャ）で開催さ田中雅慶（九州大学大学院総合理工学研究院）

れる．
（山田）

１．概要

２．磁場閉じ込め核融合

２００７年７月２日−６日にワルシャワ（ポーランド）におまず，最初に F. Wagner 氏によるハンス・アルフヴェン

いて開催された「第３４回欧州物理学会（EPS）プラズマ物理賞記念講演「H モード研究の四半世紀」を紹介しよう．彼に関する会議」について報告する．

自身による１９８２年の ASDEX トカマクでの初めての H モー

プログラムのトピックスは磁場閉じ込め核融合，ビームド発見報告から２５年という位置づけである．閉じ込め改善

プラズマ・慣性核融合，基礎・天体プラズマ，ダスト・低モードの端緒となった H モードは ITER の標準運転に採用温プラズマの４つのカテゴリーに分けられていた．磁場閉されるなど，核融合開発の使命に革命的な貢献をするととじ込め核融合の発表が約半分を占めるものの，磁場閉じ込もに，プラズマ物理学に挑戦的な研究対象を投げかけたこめ核融合と，基礎・天体プラズマの連携セッションを設けとは人口に膾炙（かいしゃ）されているところである．授たり，基調講演では導入を周到にし，特殊な用語を避ける

賞理由には ASDEX での H モード実験研究と，１９９３年以降など，多分野の研究者にも理解しやすい包括的な話題が各の Wendelstein 7-ASステラレータにおける実験研究によるカテゴリーから用意されたりするなど，物理学としての共貢献が等価に評価されており，この辺りにもプラズマ物理通基盤を意識させようとする構成となっていた．これらの学における普遍性に価値を見出すEPS会議の方向性が見え配慮は，国際原子力機関（IAEA）主催の核融合エネルギーる．記念講演では彼自身が関わった実験研究を軸としつ会議との対比あるいは役割分担を意識したものであると思

つ，カドムツェフ，若谷の先駆的な乱流・帯状流の理論研われる．

究から導入を行い，物理過程の因果関係の追及を多様な実これに加えて，流れとして強く感じたのが，国際化と女験装置（最大は JET から最小は東北大ヘリアックまで）に性研究者の貢献の増大である．総参加登録者６４９名に対しおける実験から考察する俯瞰的な構成となっていた．そこて，日本から３２名，米国から５０名，そして中国，韓国からで は，伊 藤 公 孝・伊 藤 早 苗 氏 の 理 論 研 究 や，JFT‐２M,も数名の参加登録があった．基調講演，招待講演数が合わ

CHS，東北大ヘリアックにおける実験研究成果が言及させて７７件，口頭発表数が７９件，ポスター発表数は６４８件でれ，日本の存在感は大きいものとなっていた．因果関係にあった．各極の学会間の連携（EPS，APS，当プラズマ・ついては帯状流の発生が最初にあり，それが径方向電場を核融合学会）が鋭意進められているが，招待講演が米国８形成し，この電場が乱流ひいては径方向の輸送を抑制する件，日本２件，口頭発表が米国５件，日本３件と，欧米間という論旨を実験観測によって示した．俯瞰的な考察としの協力は日本の関わりに比して大きい．女性研究者の活躍て，H モードへの遷移しきい加熱パワーがステラレータでは 珍 し い も の で な く な っ て い る が，開 式 に あ た り，S.

はトカマクより小さいのは，ステラレータ特有の新古典拡

Guenter 氏（マックスプランクプラズマ物理研究所，独）が散による電場が備わっているためであることや，W７‐AS

今回，女性として初めてのプログラム委員長を務めたことで見られる回転変換の共鳴的な H モード発生への影響とトが，ポーランドゆかりのキュリー夫人に例えて紹介される

カマクのセパラトリックス（シングルヌル，ダブルヌルなとともに，EPS 会議としても「Women in Physics」
セッショど）の役割をポロイダル運動量の平衡から論じるなどの試ンを定着させるなどの努力が実ってきたとのことであっみがなされた．最後にアルフヴェンのノーベル賞記念講演た．

から「４次元相対論や原子構造の不確定性よりはプラズマ開式では，恒例となった，著しい功績を残した研究者の物理の３３個の不安定性を説明する方が簡単であると思え

栄 誉 を 称 え る ハ ン ス・ア ル フ ヴ ェ ン 賞 が F.Wagner 氏る」を引用し，H モード遷移について理解されていない課（マックスプランクプラズマ物理研究所，独）に贈られた．

題を整理し，さらなる取り組みの必要性を強調された．

「H モード研究の四半世紀」と題した記念講演については後

磁場閉じ込め核融合に見られる動向として，３つあげよ述する．また，優秀博士論文賞の表彰もあった．さらに学う．一つは，乱流輸送のジャイロ運動論シミュレーション

生を激励することを目的として，会議での発表によって審および実験研究の進展である．両者ともによりミクロな時査される，ポスター賞とプラズマ乱流研究を対象とした伊間・空間スケールの構造の記述に大きな努力が払われ，実藤プロジェクト賞が設けられている．優秀博士論文賞４件

際，成果が出ている．特に，３波相互作用によるミクロか
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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.83, No.8 August 2007

らマクロへのエネルギーの流れを議論することが必要条件ものに関して報告する．となってきている．基礎基盤となる物理の解明とともに，ITER プラズマの予測精度向上という使命も課せられてお近年，超高強度レーザーテクノロジーのブレークスルーによって，X 線／!線生成，相対論的自己収束，高調和光生り，欧米の組織的な取り組みには目を見張るものがある．

成，電子／陽子加速，非線形 QED 効果等，物質との相互作

二つめは，Edge Localized Mode（ELM）に代表される周辺用によってもたらされる様々な新奇で魅力的な物理現象がプラズマの変動からプラズマ壁相互作用，そして対向壁材浮き彫りにされ，２１世紀の光科学を飛躍的に前進させよう料への影響について，自己矛盾なく説明していこうとするとしている．現在，日米欧などの各国で 1020 W/cm2 レベル組織的な取り組みである．そこでは，理論・シミュレーの超高強度レーザーが次々と出現する中，1024−１０２６ W/ションの役割がより強化されてきている．一番の動機は

cm２，果ては 1030 W/cm2 のレーザーまでもが議論の対象とITER においてプラズマの持つ熱エネルギーの数％が ELMなり，実験室ブラックホール（Laboratory Black Hole）とによって数１００マイクロ秒で失われ，ダイバータ板は特にいった SF まがいの造語が飛び交うまでに光の研究領域は深刻な侵食を受ける，これにどのように対応するかであ活性化されている．特にここ数年，盛況を呈している研究る．ITER ではダイバータ板をタングステンとするかカー領域の一つにイオン加速が挙げられる．物理現象自体はむボンとするかの選択が火急の問題である．将来の核融合炉

しろ古典的とも言えるのだが，近年のレーザーの技術革新

ではさらに問題は厳しく，材料寿命と ELM の制御についにより 50−100 MeV 超のエネルギーを持つプロトンビームて予測精度に優れたモデルの構築が急がれている．また，生成も視野に入り，癌治療などセラピーとしての医療応用

ダスト発生によるトリチウムインベントリーへの影響も関が現実味を帯びてきたためである．メスでもなく化学物質連した課題である．最後は，基礎・天体プラズマとの連携でもなく，コンパクトなデスクトップのレーザーシステムにである．流れ，乱流，運動量輸送，磁気再結合などがキー

よって癌が手軽に治療できるようになれば，それは核融合ワードとして取り上げられ，それらを話題とした共同セッの実現同様，人類全体の悲願成就となり科学の勝利となションがあった．日本においても物理学会，天文学会，地る．世界の第一線研究者達がしのぎを削るのも当然と言え

球電磁気・地球惑星圏学会３学会による合同プラズマ共催る．一方で，こうしたレーザー技術のイノベーションが，今，セッションが２年前から始まっており，また自然科学研究

欧州において HiPER（High Power Laser Energy Research,機構においても核融合科学研究所と国立天文台の連携研究

http://www.hiper-laser.org/）と呼ばれる具体的な形の欧が進められている．EPS 会議の取り組みは少なくとも今回

州横断巨大プロジェクトとして急浮上している（図１）．の共同セッションについて言えば，議論はまだかみ合ってHiPER の第一の目的は，ペタワットレーザーを使った高いない．しかしながらこのような取り組みは特に学生や若速点火方式レーザー核融合の原理実証にある．すでに，我手研究者の将来に重要であり，プラズマ・核融合学会としが国においては阪大レーザー研でサブイグニッションを目ても参画を検討してもよいのではないだろうか．

標とする FIREX-I 計画が進行中であり，さらにその後の低日本からの招待講演・口頭発表としては，「大型ヘリカ利得達成を掲げた FIREX-II 計画を青写真として持っていル装置（LHD）において観測された内部拡散障壁を伴う高る．つまり，欧州連合による HiPER は我が国の FIREX-II

密度プラズマの特性と運転領域」（山田弘司）と「JT-60Uに対応し，事実その立案過程において阪大のこれまでの成における動的な自己調整を行うプラズマの実時間制御開果が拠り所としてふんだんに引用されている．一方，米国発」（鈴木隆博氏・日本原子力研究機構）の講演があった．の国立点火施設（NIF）とフランスのレーザーメガジュール

前者では，8×1020 m−3 の高密度が 2.5 T の磁場強度で，開（LMJ）の二大施設の建設が現在急ピッチで進められておいたヘリカルダイバータ配位で実現されたこと，後者ではり，２０１０年頃を目標として中心点火と呼ばれる従来型の点先進トカマクの定常保持を目的とした，NBI を用いた電流火方式に基づいた初の点火燃焼を目指している．高速点火駆動とブートストラップ電流による逆転シア配位の制御実の中心点火に対するメリットは，より低い投入エネルギー験が報告された．

でより高いエネルギー利得が期待されることであるが，そインフォーマルセッションとして ITER の議論をする時の分，未解明物理も多い．上記二施設が軍事応用をベース間が設けられ，G.Janeschitz 氏（カールスルーエ研，独）がとして米仏が各々独立して進めているのに対し，HiPERトップダウンの命題ではなく，現場から積み上げた現状報はより学術的な観点から欧州１１カ国が連合してエネルギー告を行い，大いに議論が盛り上がった．スケジュールにつ応用，基礎科学探究を目的とし急浮上してきたプロジェク

いては見直している最中であるが，プラズマ点火が２０１９年

ト で あ る．EU と し て 最 終 的 に HiPER 計 画 を ど う す る

ごろになることが妥当と見られること，NBI の１本は開発か，その査定のためのワーキンググループが既に立ち上計画として３年の遅れが見込まれること，ダイバータ材料がっている．余談ながら，隣国の中国も国家プロジェクトにカーボンを採用するか否かの判断が急がれることなど，として 100 kJ 級のレーザー核融合施設「神光 III」を国家の重大な課題が提示され，フロアとの真摯な意見交換がなさ威信をかけ破竹の勢いで建設している．今回の会議ではこれた．

うした世界の ICF 情勢を改めて目の当たりにし，規模とし（山田）ては小兵ながらも世界の慣性核融合をリードしてきた我が３．ビームプラズマ・慣性核融合

国が今まさに正念場に立たされているのだと実感した．

ビームプラズマと慣性核融合の領域で特に印象に残った

慣性核融合では，まずは米仏が中心点火方式による点火
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燃焼実証を，次いで高速点火方式による高利得実証を，と氏らは地上から送る電磁波に，軌道運動量や，角運動量を期待されるのであるが，最近になって Impact Ignition（阪もたせ，その散乱特性の違いからより精密な観測を行おう

大）や Shock Ignition（米）といった全く新しい点火方式がというものである．そのためにアンテナアレイの位相制御提案され本会議での報告においても関連研究者の大きな関法を開発中である．この位相制御技術は量子光学にも関係心の的となった．最終的に核融合レースにどの方式が生きがあるそうで，一度きちんと勉強したいと思った．

残るかはまだ不透明といえるが，エネルギーという最終目D. Block 氏（キール大学，独）はダストプラズマの３次元的地に通じるであろうバイパスが複数できるのは多いに結計測の話を紹介した．通常ダストプラズマの結晶化の実験構なことである．

ではシート状のレーザービームを当てて２次元的に観測し（村上）たデータが示されるが，Bock たちは３方向から同時観測

４．基礎・天体プラズマおよびダスト・低温プラズマ

し，数値計算によってダストの３次元構造を再現してい

EPS 会議のカテゴリーは（Ⅰ）磁場閉じ込め，（Ⅱ）
ビームた．その結果，結晶がシェル構造していることを報告して・慣性核融合，（Ⅲ）基礎・天体プラズマ，（Ⅳ）ダスト・低いた．また，デジタルホログラフィック法という３次元再温プラズマとなっていて，４分野構成である．ダストは基構成法も同時に開発したことを報告していた．A. Piel 氏

礎に含まれると思うのだが，EPS 会議ではなせか１分野を（キール大学，独）たちのグループはダストプラズマ分野で形成している．低温プラズマはプラズマ応用のことであは一歩進んでいると感じた．

る．とにかく私が担当したのは（Ⅲ），（Ⅳ）であるが，一人プラズマ応用では，橘邦英氏（京都大学）がマイクロで２分野の講演を聴くのはさすがに無理で，以下印象にプラズマの生成と応用の基調講演を行った．マイクロプラ

残った講演の紹介と感想を述べる．

ズマの２次元構造は電磁波に対して人工格子のような作用

V.E. Fortov 氏（極限状態研究所，露）は極限プラズマのをもたらす．ちょうど，光に対するホトニック結晶に相当話を紹介した．極限といっても何をパラメータにとるかにすることになる．プラズマの密度が高く ""!!"（周波数）よって対象は異なってくる．今回の話は，衝撃波を使ったの場合，一様プラズマではカットオフとなって電磁波の伝高 密 度 極 限 プ ラ ズ マ の 話 で，ウ ォ ー ム デ ン ス マ タ ー

播は禁止されるが，マイクロプラズマの２次元格子ではバ（WDM）の領域の話である．水素の電気伝導度が超高圧下ンドギャップと伝搬モードが現れることを報告した．このの圧力電離によって急激に上昇し相転移を起こす実験を主現象は，マイクロプラズマのに，C６０の金属化，Li の誘電体化などを紹介した．前回話を波の動的制御への応用が期待できる．

人工格子を用いた mm

聞いたときには，強結合プラズマの話が主だったと思う

目新しいところでは，プラズマを用いた燃焼の話があっが，今 回 は WDM に 重 心 を 移 し た よ う だ．い つ も な がた．IEEE では昨年１２月号に特集号（IEEE Transaction on

ら，彼の講演はだけを見せられた

Plasma Science 34, Dec. 2006）を組んでいるが，プラズマをようで個別テーマの中身については突っ込んだ話はなかっまえがきと目次用いた非平衡反応の応用は燃焼効率の改善による CO２排出た．極限プラズマの話はどの会議に行ってもFortov氏が出低減や超高度における飛行体のエンジン性能などに応用がてくるが，そろそろ，現場の研究者からの報告があっても期待される．
D. Ryutov（ローレンスリバモア国立研究所，米）は MHDよいのではないかと感じた．
B. Thide 氏（宇宙物理研究所，スウェーデン）は電離層現象を使って光子の質量（の上限を）を決める話を紹介しにおける非線形現象を，地上から観測するための新しい手た．光子に質量があるとすると，アンペアーの法則とガウ法と観測計画の話を行った．プラズマ乱流や構造形成は必スの法則が変更を受ける．変更された Maxwell 方程式に基ず波動を伴うが，新しい手法は，これらを２次放射と考え，づく MHD 方程式系は当然通常のものとは異なっているわ

地上から送られた電磁波との相互作用を利用して観測する

けで，この違いに相当する MHD 現象を抽出して光子質量ものである．ただそれだけなら目新しくはないが，Thideの上限を決めようというわけである．例としては太陽フレア，天体ジェットなどのデータから算定できると言っていた．
前回参加したのは第２９回（モントルー２００２年）で，このときから会議の名前が EPS Conference on Plasma Physicsになった．それでも，モントルー会議のときは核融合に関する発表が主で，基礎系としてはダストプラズマがワークショップを行っていたくらいである．それに比べて今回は，基礎系の発表が増えていると思った．ただ，内容に関してはダストを除くと，ドリフト波乱流やゾーナル流がらみの話が非常に多く，閉じ込め研究との共通部分が増えたという点ではよい事であるが，プラズマ応用も含めた研究テーマの広がりという点では多少不満も残った．

図１

（田中）

欧州連合によるレーザー核融合構想施設：HiPER システム
鳥瞰図．

（原稿受付日 ２００７年７月２５日）
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