Journal of Plasma and Fusion Research Vol.89, No.1 January 2013

インフォメーション■会議報告
第５４回アメリカ物理学会プラズマ分科会（APSDPP）年会
核融合科学研究所//flux.aps.org/meetings/YR12/DPP12/all̲DPP12.pdf）．
参加者以外も閲覧可能であるので，是非ご参照下さい．
以下，「磁場閉じ込め核融合」，「レーザー核融合」，「基吉村信次，佐竹真介
広島大学礎プラズマ」，それぞれの視点からの会議報告に続く．

城!知至（吉村信次）
磁場閉じ込め核融合

２０１２年１０月２９日から１１月２日の５日間，米国ロードアイ
ランド州プロビデンスのロードアイランドコンベンション

磁場閉じ込め核融合の分野に関しては，例年のように主センターにおいて，第５４回アメリカ物理学会プラズマ分科

要な実験装置ごとにまとめられた口頭セッション及びポス会年 会 が 開 催 さ れ た．プ ロ ビ デ ン ス は，米 国 北 東 部 のターセッション（Alcator C-mod，DIII-D，NSTX，ITER）

ニューイングランド地方にあるロードアイランド州（面積と様々な物理テ ー マ ご と の セ ッ シ ョ ン（MHD，ELM，は滋賀県と同程度の全米５０州の中で最も小さな州）の州都

RMP

で，ボストンから南西へ車で１時間の位置にある．

プラズマ‐壁相互作用，計測，ダイバータやコイル設計等

実験，ジャイロ運動論，乱流と輸送，など），その他

本会議では，磁場閉じ込め核融合，レーザー核融合，基のセッションが並列して行われるために発表すべてを網羅

礎プラズマ，プラズマ応用，宇宙プラズマといった非常にすることはできないが，筆者が聴講したコアプラズマセッ

広範囲なプラズマ関連のトピックスを扱う．今回の発表件

ションを中心にいくつか今回の会議において目立った話題数は約１７５０件であった．内訳は約１００件の招待講演，約５５０を以下にまとめる．

件の口頭発表，約１１００件のポスター発表となっている．こまず，コアプラズマ乱流の研究に関しては，初日に J.

れだけ多くの発表があるため，毎朝８時からのレビュー講

Candy によるジャイロ運動論シミュレーションを用いた微演およびマクスウェル賞受賞講演を除くと，６〜８セッ

視的乱流研究と実験との比較に関するチュートリアルが，ションが常に同時進行することになる．したがって，毎朝また最終日に G.R. McKee による磁場閉じ込めプラズマ中のレビュー講演でプラズマ分野全体の動向を確認しつつ，の乱流現象全般に関してよくまとめられたレビューが行わ各自の研究分野のオーラルセッションを聴き，関心のあるれた．これら２つの発表の中で強調されたことは，微視的ポスターを見つければ広いポスター会場に行って議論す乱流のシミュレーション研究がコア領域では実験観測とまる，といったスタイルで参加することになる．ポスター会ずまずの一致を見せるまで進展してきていることと，その場を歩きながら目に留まった発表を見ることも楽しいのだ

一方で周辺領域においてはシミュレーションは乱流を過小が，あまり効率的ではない．APS から会議専用のスマート評価する傾向にあり現実を再現できていないことである．

フォン用アプリが提供されており，目当ての発表を探すのまた，Candy の発表では今後の課題として高ベータプラズに役立った．

マにおける乱流輸送を評価するために電磁的乱流シミュ今年度のレビュー講演は，発見から１００年経った宇宙線レーションが重要となることが指摘された．のエネルギースペクトルと加速現象，磁場核融合炉におけ周辺におけるプラズマ閉じ込めに関しては，ELM の実る周辺プラズマと壁との相互作用の役割，米国国立点火施

験およびシミュレーション研究，また RMP を用いた ELM設（NIF）におけるレーザー核融合研究の進展，磁場閉じ制御に関する話題が多くあり，その中で BOUT＋＋という込めプラズマにおける乱流の４つであった．本会議では毎流体コードをベースにした研究発表が特に目を引いた．

年，プラズマ物理分野に大きな貢献をした研究者に対して

BOUT＋＋が 流 体 計 算 の 枠 組 み を 与 え，ユ ー ザ が１流ジェームズ・クラーク・マクスウェル賞が贈られるのだ

体，２流体，drift-MHD 等の流体モデルをその中に組み込が，今年度は，運動論的アルヴェン波の発見に代表されるんで物理現象の説明を試みるというスタイルが多くの研究多くのプラズマ理論への貢献に対して，カリフォルニア大機関で進められている．ELM のシミュレーション研究に

学アーバイン校の Liu Chen 教授が受賞し，「シアアルヴェ関してもジャイロ運動論と同様，実験観測との比較を通じン波の非線形物理について」と題した受賞記念講演を行った検証が進められており，単なるモデル計算から定量的評た．

価へとこの数年で大きく動いている印象を受けた．ただし

大型ハリケーン Sandy の接近に伴う悪天候により講演者

ELM とその抑制に関する研究は百家争鳴の感があり，統が出席できないケースもあったが，レビュー講演や招待講一見解的な理解には未だ至っていない印象であった．ステ演については Skype を用いるなど工夫した運営が行われラレータなど非軸対称配位に関する研究発表は本会議ではた．会議前半は確かに風雨が強かったが，会議場周辺では少数派ではあったが，最近のトカマクにおける RMP 実験大きな被害はなかったようだ．なお，PDF 形式のアブストの隆盛を反映して３次元磁場平衡計算やプラズマ周辺からラクト集が APS のウェブサイトで公開されている（http:の磁気計測を用いた３次元平衡再構築に関する研究，また
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Information

も核融合研究は継続していくとのことである．

摂動磁場がプラズマ回転や閉じ込めに与える影響に関する点火を目前として，これまでの爆縮中心の研究に加え，発表が多くみられた．
非軸対称プラズマに関する優れた研究発表として，A.

減速相から点火に至る過程に対する物理過程の詳細な解析

Briesemeister による HSX における詳細なフロー計測と新結果の報告もあった．燃料シェルを抜け，中心部へと伝播

古典輸送計算との比較研究を取り上げる．磁気面上でのフする球心衝撃波の先端で電子が先行し，これによって電場ローは最も新古典粘性の小さくなる方向に流れることが理が立ち，ジュール加熱が起きてエントロピーが増大するこ論的に示唆されているが，準ヘリカル対称性を持つ HSXと，この電場により燃料の重水素と三重水素の伝播速度ににおいて，粘性が最小となる準対称性の方向へモーメンタ差が出て（重水素の方が早い），結果として衝撃波収束時ム入力なしに大きなフローが生じること，またその観測値の点火部温度を低下させることや，点火部サイズが小さいが新古典計算とよく一致することが示された．その際，新場合に点火部のイオンの分布関数の高温テイル部が周辺の古典輸送計算におけるモーメンタム保存則を正しく取り扱

低温主燃料部に輸送される結果，分布関数が Knudsen 分布

うことが実験観測を再現するために重要であることが示さとなり，反応率が低下し，点火条件が厳しくなる可能性なれた．

どが報告された．

ダイバータ熱負荷やスパッタリング，リサイクリング率

また，米国にある複数の爆縮コード間のベンチマークの低減に関する発表も ITER や DEMO を見据えた重要なや，新しい物理モデルの導入（多次元コードへの非局所電テーマの一つとして多くみられたが，特に NSTX と LTX

子熱輸送やレーザービーム間のエネルギー輸送等）が行わ装置におけるLiコーティングダイバータに関する研究発表れ，実験計測のみならず，シミュレーション精度の向上がが目立った．Li コーティング実験で ELM も抑制されるこ急速に進められている印象を受けた．とや，Li のコアへの蓄積がほとんどないことなど数々の良高速点火方式や衝撃波点火方式，衝撃点火方式等の中心好な結果が示されたが，一方でカーボン不純物のコアへの点火以外の代替方式については，シミュレーションならび蓄積が増える懸念が輸送シミュレーションによって指摘さに実験について各１セッションが設けられた．
高速点火については，数年前に比べると若干勢いが欠けれていた．てきている感じがした．中心点火と異なり，高速点火は爆（佐竹真介）

縮コアに超高強度パルスを照射することで極短時間に点火レーザー核融合部を形成し核融合燃焼を実現する方式であり，爆縮に対すレーザー核融合関連での最大の関心は，米国リバモア研

る一様性の要求緩和と少ないドライバーエネルギーで燃焼の国立点火施設（NIF）で進められていた点火キャンペーが実現できることから中心点火の代替方式として期待されン実験の結果と現状，今後の展開であった．会議前に目標てきた．しかし，研究の進展に伴い，コア加熱を担う高速であった点火実証を達成することなくキャンペーン期限

電子ビームが，発生時に非常に大きな発散角を有するた（９月３０日）を迎え，直前の IAEA 核融合エネルギー会議でめ，加熱効率が低くなり，結果として加熱に要するドライもその概要の報告があったとのことであるが，物理学会とバーエネルギーが大きくなり（MJ クラスになるとの報告言うことで，より詳細な内容の報告が期待された．現状ともある），高速点火の利点が危うくなっている．高速点火

しては，DT 燃料での実験で核融合出力 2.5 kJ（中性子数でを実現するには，コア加熱の高効率化が不可欠であり，こ〜1015），燃料面密度#!!1.3 g/cm2 が達成された．一方で，れには大きな発散角を有する電子ビームをコアまでガイド

点火部の密度並びに圧力は目標値の 1/2〜1/3 で，点火の指することが不可欠となる．会議では，この方法として，自標である ITFX 値（＝１で点火）は 0.1 に留まっている．こ発磁場や外部磁場を用いる方法，並びにターゲット設計，れは，シミュレーションに比べ爆縮におけるフォーラム内基礎実験等が報告された．コーン付きシェルの爆縮特性にの輻射エネルギーが１５％程度小さいこと，また，低次（長ついては，ロチェスター大では OMEGA レーザーによる爆波長；モード数１〜４→点火部形状の異方性）ならびに高縮コアを，EPパルス用いたCu K"バックライト法により計次モード（短波長；モード数〜百以上→アブレータ層の高測し，面密度 #!!0.3 g/cm2 が達成されていること，またZ 物質と DT 燃料の混合）の流体不安定性の成長が見積よ

２次元輻射流体コード DRACO によるシミュレーション結りも大きいことが要因とのことである．今後，ターゲット果とのよい一致が示された．一方，阪大ならびにロチェス

表面の微少欠陥を取り除き，低次モードの計測，原因追及

ター大における統合実験では，高速電子による明確なコア（レーザープラズマ相互作用，原子過程等々）を行い，且つ加熱を示す報告はなかったが，爆縮コア内の高速電子伝播レーザー照射パターンやフォーラムの形状改良等を進め，特性評価を目的とした Cu ドープ燃料を用いた統合実験パフォーマンスの向上を図っていくとのことである．一方（OMEGA-EP）の報告は，興味深いものであった．高速電で，点火の兆しも見え始めており，DT 反応から生成する子流による K-"線発光画像より，コア周辺部からの発光がアルファ粒子によるプラズマ自己加熱の寄与による中性子見られるものの肝心の燃料中心付近では発光強度が弱く生成数の増大が観測されているとのことであった．点火なっていた．いくつかの解釈（高速電子がその領域を伝播キャンペーンは９月３０日をもって終了したが，今後は「点していないのか，加熱が進んだ結果としてラインシフトが火をいつまでに」と期限を切ることなく，爆縮や点火等の起きて観測に掛からなかったのか）が考えられるが，結論物理研究に重点を置き，マシンタイムの占有率を下げつつにはいたらず，今後の解析・追加実験が待たれる．また，
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同実験条件下で，阪大レーザー研 LFEX レーザー並びにロラズマにおける非線形効果，フラックスロープと３次元効チェスター大 OMEGA-EP レーザーを用いて行われた電子果に関する２つのミニコンファレンスも行われた．これら‐陽電子対生成実験では，計測された電子・陽電子スペク全てを基礎プラズマ分野と考えると，そのすべてを網羅す

トルの差異は，LFEX レーザーのプレパルスレベルの大きることは不可能であるため，以下はごく一部の紹介となさを示唆するものであった．高効率加熱実験のためにはプる．
基礎プラズマ分野では，PPPLのH. Jiによる「Laboratoryレパルスレベルの大幅な改善が望まれる．
衝撃波点火については要求される高圧（300 Gbar）を実Study of Fundamental Plasma Processes in Astrophysics:証するために，シミュレーション並びに実験が進められてProgress and Opportunities」と題したチュートリアル講演

おり，特に問題となる高エネルギー電子の発生量（１０〜が行われた．これは，基礎プラズマ実験から宇宙プラズマ１５％）・エネルギー（30〜50 keV）等が評価され，米国ロ物理へどういった貢献が可能かを考察したもので，その中チェスター大の OMEGA クラスの爆縮（!!〜0.3 g/cm2）

でも特に（１）磁気リコネクション，（２）流れの安定性，（３）程度では先行加熱による爆縮特性低下につながるが，点火衝撃波の３つに関して，最近の進展が報告された．本講演クラス（!!〜1.5 g/cm2）では，コアサイズに比べ高速電子は，「Workshop on Opportunities in Plasma Astrophysics」の飛程は十分に短く，衝撃波駆動を強めるプラスの効果がというコミュニティベースの研究会での議論に基づいてい期待されることが報告された．また，２倍，３倍高調波を用る．そこではダイナモ，角運動量輸送，ダストプラズマ等いた場合の点火・燃焼特性評価も行われていた．衝撃点火を含めたより詳細な検討が行われており，プラズマ宇宙物

では，NRL によるプラズマ高速加速実験の結果が報告さ理における１０の主要な問題が提示されている．ご興味のあれ，これまでで最高の 1180 km/sec，1 Gbar の加速実現がる方はウェブサイト http://w3.pppl.gov/conferences/2010

報告された．衝撃点火実証には，インパクターの更なる加/WOPA/index.htmlをご参照下さい．ここから，１３２ページ

速と高密度化が要求される．に及ぶ報告書の PDF 版を入手することもできる．
（APS

レーザー核融合炉とは直接関係ないが，核融合技術の産のアブストラクトに掲載されている URL は現在では４０４エ

業応用として，中性子画像計測に関連した発表もあった．

ラーが出るようなので，上記 URL からお探し下さい．
）

これは，極薄のターゲットに超高強度レーザーを照射し，ポスターセッションでは，UCSD の非中性プラズマグBOA（laser Break-Out Afterburner）加速によりプロトンループの発表が目に留まった．UCSD のグループといえば並びに重水素を 100 MeV 以上に加速してターゲット（Li純電子プラズマのイメージを持っていたのだが，純イオンや Be，Cu 等）に照射し，核反応により発生する中性子を用プラズマに関す る 研 究 も 進 展 し て い る よ う で あ っ た．

いた画像計測法である．実際にロスアラモス国立研究所のF. Anderegg ら に よ る「Electron Acoustic Waves in Pure

１０Trident レーザーを用いて前方方向に＞１０ 個／str の中性Ion Plasmas」では，Penning-Malmberg トラップで閉じ込子を発生させ，実際に画像計測に適用した例が報告されめたマグネシウムの純イオンプラズマ中のイオン分布関数た．

をレーザー誘起蛍光法で計測しているのだが，静電波の位（城!知至）相速度付近での分布関数の平坦化がクリアに示されており，感銘を受けた．

基礎プラズマ

他にも，R. Stenzel（所属は「Retired and Recalled」と基礎プラズマ（Fundamental Plasma Physics）という名なっていた）やF.F. Chenといったベテランの研究者が，たのセッションは，火曜日と木曜日の２回，計１２件の招待講だ発表するだけでなく，ポスターセッションでは学生・若演から構成されていたが，その内容はビーム分光を使った手と活発に議論しているのが印象的であった．アンテナを電場計測，ダストプラズマ，電離層での電子加速，プラズ広く張る必要のある基礎プラズマ研究者として，APS-マ波動の量子物理，直線装置におけるフロー制御と閉じ込DPP は非常に魅力的な会議であるといえる．さらに多くのめの関連，乱流・不安定性，磁気リコネクション等と非常基礎プラズマ研究者の参加が望まれる．に多岐に渡るものであった．もちろん，それぞれのテーマ（吉村信次）

単独のセッションや，スラスター，大気圧放電，プラズマ（原稿受付：２０
１２年１２月３日）

医療などのプラズマ応用のセッションの他，地球磁気圏プ

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