J. Plasma Fusion Res. Vol.86, No.9 (2010)５１７‐５１８小特集

燃焼・高ベータプラズマの実現に向けたプラズマ分布制御の課題
The Key Issues in Profile Control of a High-Beta Burning Plasma

１．はじめに−核融合発電への鍵を握るプラズマ分布制御−
栗原研一
日本原子力研究開発機構（原稿受付：２０１０年７月２９日）「核融合発電による電力供給が２０XX 年某月某日 YY 時

既存の知見を駆使して対策を考案し，必要に応じてシミュZZ 分開始され，ついに人類はエネルギー問題から解放！」レータなどのソフトウェアの中で検証するなどした後，計このような見出しの号外を夢に描きながら，大勢の人々が測装置からアクチュエータに至る実時間フィードバック制様々な形で研究開発を行っています．この目標自体は，核御システムへの設計仕様を与えます．この仕様は，原型炉融合開発が世界的に始まった今から半世紀以上前でも変わを想定した放射線環境など厳しい条件と整合がとれているるものでなかったと思われます．しかし，発電に至る道筋ことが必須となります．

やシナリオが今ほど具体的に想像できることは過去にはな

このような時期に本小特集「燃焼・高ベータプラズマのかったのではないでしょうか．核燃焼プラズマを実現する実現に向けたプラズマ分布制御の課題」が企画されまし

国際熱核融合実験炉 ITER が世界の主要７極による共同事た．燃焼・高ベータプラズマでは一般的には核反応生成物業としてすでに南仏で建設を開始し，同時に最初の発電をであるアルファ粒子が自己加熱を行う結果，燃焼プラズマ行うことが想定される原型炉（DEMO 炉）の設計やそこには自律性が高く，加熱などの外部からのアクチュエータを向けた炉工学的な研究開発も日欧協力や国際共同等で本格操作して状態変化をさせにくいと考えられています．その化することが見込めるようになってきています．さらに並条件下で，不安定性を回避しプラズマ閉じ込め性能を高め行して，ITER を補完し原型炉に直結する先進的炉心プラるために，ポロイダル断面内での電流，密度，温度，回転ズマ研究を担当す るサ テ ラ イ ト ト カ マ ク JT-60SA 計画

速度などの分布物理量はアクチュエータからどのような応が，日欧共同の幅広いアプローチ（BA）事業の一つとして答特性を持ち，どのような実時間制御が有効で，そこに向すでに始動しています．

けた高速実時間データ処理と制御のハードウェアは見通し

このように現状の核融合研究開発を俯瞰したとき，人類が得られているか，といった燃焼・高ベータプラズマの定にとっては核融合発電に向け実験炉建設に大きく舵が切ら

常維持に向けたプラズマ分布制御の課題を紹介することれたところであり，一方国内に目を移せば，１９９２年に策定

は，レビューとしての重要性に加え，今後の研究開発に道された我が国現行の第三段階核融合研究開発基本計画［１］

標を提供する意義は大きいと思います．そこでは困難さとにおいて，いよいよその完遂に向かって着実に速度を速め同時にテーマの面白さについても紹介します．ているところと言えるでしょう．

本小特集の構成は，次のとおりです．まず，原型炉に要大きな考え方の変革を駆動し得る新たな装置の建設時期求されるプラズマを定常的に維持するため，自律・複合系には，ややもするとハードウェアの設計製作の進捗がよりを成す燃焼・高ベータプラズマの制御応答特性を理解し，注目される傾向はありますが，完成後の実験の成否を左右最適なアクチュエータ，被制御量，制御ロジックを選択しする重要な活動が，実験装置のミッション実現策を含む研制御を実施する必要がありますが，２章では，具体的な研究計画の立案です．その詳細化の中で物理課題が摘出さ究開発の中身を概観した後，その方向性についてのキーれ，併せて課題を克服する方法（論）が検討されます．こワードは，高度な科学的根拠をもつ簡素化であることを，れは装置の成功に向けた「仕込み作業」とも言えるもので，鎌田裕博士が論説展開します．

1. Introduction ― Plasma Profile Control is the Key to a Fusion Reactor ―KURIHARA Kenichiauthor’s e-mail: kurihara.kenichi@jaea.go.jp

５１７!2010 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.86, No.9 September 2010

次の３章では，核融合炉の経済性を左右する燃焼・高流，圧力，回転および密度計測の実時間再構築データ処理

ベータプラズマを実現するためには，分布の最適化によっを基に，外部アクチェータの制御演算を実時間で行うことてベータ限界を高めつつ高い燃焼度を得る必要があり，そは最低条件ですが，さらに４章の内容として触れた「予測の際の細密な分布制御の応答特性について，実験およびシ機能」もプラズマ運転上の要件となります．具体的には，ミュレーション研究によって得られた実例を基に，坂本宜実時間でその瞬間でのプラズマが置かれたマクロ的状態の照博士が詳説します．

評価（閉じ込め性能や MHD 不安定性発生の予兆など）を行い，必要に応じて制御目標の修正演算を行うことになり続く４章では，原型炉で必要とされる実時間制御を明確ます．にするため，それに先駆けて JT-60U で実施した分布制御を含む実時間制御システムの開発と実験を例として紹介しこのようにすべての章は，この分野の専門家によるレながら，実時間制御の進展の現状と ITER および JT-60SA

ビュー解説と課題の摘出結果が記述されています．本小特で解決すべき課題，特にプラズマ予測機能の必要性につい集を通じて，この研究分野の面白さが多くの学会員に伝わて，鈴木隆博博士が総合的に論じます．

り，さらなる研究の進展に繋がればこの企画の所期の目的は達成したと言えるでしょう．

２―４章でプラズマ側からみた課題の摘出を実施しましたが，５章では，そのような課題を克服するために必須となる実時間制御システムの構築という観点で，実時間デー

参考文献

タ処理・演算での並列処理・実時間性，データの扱い等，［１］原子力委員会策定「第三段階核融合研究開発基本計画」（１９９２年）

最近になって大きな進展が見られるハードウェアの現状について，出射浩博士がレビュー解説を行います．通常，電５１８!!

小特集執筆者紹介

くり はら けん いち""すず栗 原 研 一
日本原子力研究開発機構 核融合研究開発部門 トカマクシステム技術開発ユニット 研究主席．JT-60の設計段階からプラズマ実時間制御システムの研究開発に従事．主な研究分野は，プラズマ平衡解析，電磁場数理解析，積分器開発など．特に実験への適用やもの作りに繋がる実践的なアプローチを志向．２
００８年以降は JT-60の解体と JT-60SA の設計製作に従事．工学博士．趣味の１つは，鉄パイプ等を利用したエクステリア工作で，今のところ家族の評価は良好．
かまだゆたか鎌 田裕

きたか ひろ鈴 木 隆 博日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・JT-60 プラズマ設計グループ・研究副主幹．JT-60 実験に従事し，計測器開発やトカマク・プラズマの定常化に関する研究開発を行ってきた．最近は JT-60SA の制御関係なども担当している．写真は愛娘と近所の笠松運動公園にある遊具「カサマク」（勝手に命名）．
いでいひろし出 射浩

九州大学応用力学研究所高温プラズマ力学研究セン
ター准教授．１９９３年名古屋大学理学研究科博士後期課程単位取得退学．博士（理学）．専門は，ミリ波・高周波による加熱電流駆動・プラズマ計測．最近になってようやく「波」がイメージできるようになりつつあります．趣味は，以前は山行きでしたが，足が遠のいています．
強いて言えば，プログラミングで新たな手法への試行．

日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・先進プラズマ研究開発ユニット・JT-60 計画調 整 グ
ループリーダー・研究主席，サテライトトカマク計
画日本側プロジェクトマネージャ．専門は高ベー
タ・先進トカマク運転開発と周辺ペデスタル研究等．大事な言葉はフォア・ザ・チーム．妻と２人の息子あり．趣味はサボテン栽培（４４年目），水彩画（これで結婚），料理（和洋中），サッカー（最近ご無沙汰），大工仕事（最近熱中）．
さか もと よし てる

坂 本 宜 照日本原子力研究開発機構・核融合研究開発部門・研究副主幹・理学博士．
ITB 研究と先進トカマク開発を１０年頑張ったところ
で JT-60 がシャットダウン．直後に BA-IFERC 事業チームへ異動，原型炉設計の日欧調整役を拝命するが，葛藤と戦いながら１年を過ごし，４０歳（不惑）を目前に原型炉概念構築の重要性に目覚める．１０年後の天命は如何に，，，２０年後には原型炉が待っている．炉設計はド素人だが，燃焼プラズマ制御のできる範囲で原型炉を構想するを信念に，課題の洗い出しに取り組む．趣味：
筋トレ＆ジョギング（−10 kg 達成），娘たちとのデート．

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