Journal of Plasma and Fusion Research Vol.91, No.2 February 2015

インフォメーション■会議報告
第５６回 ア メ リ カ 物 理 学 会 プ ラ ズ マ 物 理 分 科 会（APS-DPP）年会

磁場閉じ込め核融合プラズマ（実験）会議では周辺プラズマ物理，ダイバータ物理，ITER 物

洲鎌英雄（核融合研），森田繁（核融合研），

理，高エネルギー粒子輸送，３次元構造を有する磁場によ長友英夫（阪大），伊藤淳（核融合研）

るプラズマ閉じ込め，MHD 物理に関する招待講演が会期中の午前のセッションで行われ，同時に DIII-D，NSTX，２０１４年１０月２７日〜３１日 の５日 間，米 国 ル イ ジ ア ナ 州

Alcator C-mod，ASDEX，KSTAR トカマクの実験結果にニューオリンズにて，標記会合が開催された．会場となっついて特別セッションが設けられていた．本会議直前にたニューオリンズマリオットホテルは，フランス植民地時IAEA 会議が開催されたことも影響したのか，米国以外の代の雰囲気を残すフレンチクォーター地区の一角に位置国（特にアジア）からの発表が少なかったように感じた．

し，近くのミシシッピ川を通る蒸気船の汽笛が時折ホテル

磁場閉じ込めの実験分野では，これまでの「コアプラズの窓越しに聞こえてくるところにある（図１）．月曜日のマの輸送研究」に代わって「ダイバータを含む周辺プラズ

朝，最初に行われた"Ignition at NIF: Where we have been，マ制御とその輸送研究」が会議の中心課題になりつつあっand where we are going"というタイトルの基調講演では，た．具体的には，ITER での ELM バーストに起因したダイM. Rosen 氏（LLNL）により，NIF のここ数年の研究成果バータ高熱流束を軽減するための RMP 磁場印加による周と今後について詳細な報告がなされた．イグニッションに辺プラズマ制御とその物理機構の理解，定常核融合プラズ

向けて，流体力学的不安定性等の諸問題を克服するため

マでのダイバータ熱流束軽減のための周辺不純物放射を利に，様々な努力と工夫を重ねた研究現場の様子が伝わって用したデタッチプラズマの生成とその物理機構の理解，同きた．James Clerk Maxwell Prize は，C.M.Surko 氏（UCSD）

じくダイバータ熱流束軽減のための新しいダイバータ配位に贈られた．陽電子プラズマの閉じ込めと応用のための技（例えばスノーフレイクダイバータ，スーパー X ダイバー術開発およびトカマクプラズマにおける波動と乱流の実験タ等）の研究に関連して，非常に多くの結果が報告された．

に関する研究業績が評価されたことによるものであり，木JET ではタングステンダイバータとベリリウム第一壁を曜の朝に"Antimatter Plasmas in the Laboratory"というタ採用した結果，H モード遷移後の周辺ペデスタル圧力が改イトルで C.M.Surko 氏による記念講演が行われた．サンク

造前のカーボンダイバータ放電と比較して減少しているこ

トペテルブルクでの IAEA 核融合エネルギー会議の直後ととが観測された．装置改造後に炭素不純物が激減した結いうこともあり，多少参加者が減るかとも心配されたが，果，周辺部の BS 電流分布が変化したこと，周辺の !!""の低月曜から金曜まで，広いマリオットホテルの大中小様々な下とイオン密度の上昇によりイオンの加熱効率が低下した

会議室において，プラズマ物理の関わる多種多様な研究こと等をその理由として挙げている．不純物ガスパフを導テーマに関する膨大な件数の講演とポスター発表（図２）

入し周辺 !!""を変化させながら H モードの特性を調べていを通して，熱気のある議論が交わされた．次回は，２０１５年

る．DIII-D ではプラズマ形状（三角度 !）をより急峻にし，１１月１６日〜２０日にジョージア州サバンナで開催される．以kink-peeling モード限界を拡張することにより，従来の QH下，それぞれの分野ごとに詳細を報告する．

モードから SuperH モードへの遷移を観測した．SuperH

図１

（洲鎌）

会場のマリオットホテルから見えるミシシッピ川の蒸気船．

図２

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ポスターセッション会場の様子．

Information

モード遷移に伴いペデスタル部の密度は急激に上昇する

vertor test eXperiment）はその名の通り，タングステン材が，遷移後１００ms 程度で電子温度が急激に減少した．安定料を第一壁とするダイバータ研究トカマク装置である．高な状態を維持することが今後の課題となっている．同じく

磁場（6.5 T，1.5 MA）を用いたコンパクトな装置で ITER

DIII-D では RMP 磁場を印加した時の磁場応答が高磁場側並みのダイバータ熱流束（!!"#"B/R〜110 MW-T/m）を実（トーラス内側）で観測され始めた．これまでの低磁場側現し（現有装置のダイバータ熱流束は ITER の 1/5-1/10（トーラス外側）での磁気プローブ計測では（RMP コイル程度，＜30 MW-T/m），ダイバータプラズマの有効な制御がトーラス外側に配置されているため）観測が難しかった法を確立することを目的としている．

（森田）

プラズマによる磁場応答を精度よく観測できるようにな
磁場閉じ込め核融合プラズマ（理論）り，RMP 磁場と周辺プラズマの相互作用の研究が加速するものと期待される．デタッチプラズマや新しいダイバー

以下では，磁場閉じ込め核融合理論分野で印象に残ったタ配位におけるプラズマ周辺部での不純物挙動に関連し発表について紹介する．拡張 MHD あるいは二流体モデルて，多くの不純物輸送に関する研究がシミュレーション結による磁場閉じ込めプラズマのシミュレーション研究が，果と共に報告されていた．これら一連の周辺プラズマに関NIMROD チームを中心に行われている．C.R. Sovinec 氏する研究は最近の核融合研究の動向を端的に反映してい（Univ.Wisconsin）のポスターでは，RFP やスフェロマック

る．DIII-D のポスターセッションでもほとんどの発表がデの磁気緩和現象，球状トカマクにおける非誘導電流，トカタッチプラズマ，RMP コイル，新ダイバータ配位に関連し

マ ク に お け る ELM，RWM 不 安 定 性 や 共 鳴 磁 場 摂 動ていた．

（RMP）等の研究への NIMROD コードの応用に関するオーヘリカル装置に加えて，トカマク装置でも３次元磁場構バービューが示された．C.M. Jacobian氏（Univ.Wisconsin）

造を反映した輸送研究（例えば RPM 磁場印加時の周辺プのポスターでは，MST 装置の RFP プラズマに対する NIM-ラズマ研究等）の重要性が認識され始めており，Spong

ROD コードと一流体 MHD コードの非線形シミュレーショ

氏による「３次元磁場構造とトロイダルプラズマ物理」にン結果の比較がなされ，前者の方が磁場揺動の振幅が小さついてのチュートリアル講演は注目を集めていた．３次元

く，より実験値に近い値を与え，実験結果の定量的再現に磁場構造に関連した実験研究の一例として，DIII-D での結は二流体効果が必要であるとの報告がなされた．

果（磁気島の磁場構造変化）が LHD での結果と比較検討すヘリカル系や RMP が加わったトカマク配位におけるプる形で居田氏（核融合科学研究所）より招待講演として報ラズマ回転，電場やブートストラップ電流の分布を正確に告された．究極の３次元磁場構造を有する C-2 装置（Tri予測するために，新古典輸送シミュレーションコードの高Alpha Energy, Inc.）を代表とする FRC 装置についても多精度化，シミュレーション結果のベンチマークテストや実くの研究報告があり，その招待講演も非常に多くの聴衆を験結果との比較が精力的に進められている．M. Landre-集めていた．残念ながら米国ではヘリカル装置研究はあまman 氏（Univ. Maryland）による講演では，W7X や LHDり活発ではないが，よりトカマクに近い磁場配位を追究しの磁場配位に対するシミュレーションの例を示しながら，た準軸対称装置 QUASAR（PPPL）計画が Gates 氏によりドリフト運動論的方程式に含まれる "!!ドリフト項や衝ポスター発表された．同じポスターセッションではドイツ

突演算子モデルの違いが新古典輸送係数の計算結果に与えの W７‐X 計画や LHD の実験結果についても，小型ステラる影響やその精密化についての詳細が報告された．従来よレータ装置（HSX：ウィスコンシン大，CTH：アーバーン

く用いられる非圧縮 "!!フロー近似は，典型的な実験条大）の実験結果と共に報告された．小型ステラレータ装置件では妥当なものであるが，ポロイダルマッハ数が 1/3 を（SCR-1:"!
##24/6 cm）ではあるが，中南米では初めての超えるような高速 "!!ドリフトが生じる場合には，圧縮ヘリカル装置計画がコスタリカで進行中であり，磁場コイ性を考慮した正確な取り扱いが必要であるという結果が得ルの製作に３D プリンターを活用した装置建設の現状報告られている．

がなされていた．個人的に非常に親しみを感じた．その他

ジャイロ運動論的シミュレーションに基づく乱流輸送研トピックスとして，いかにも米国らしい「Who will save the究も盛んに進められている．優れた業績を挙げている若手

tokamak - Harry Potter, Arnold Schwarzenegger, or

女性研究者に贈られる Weimer Award を受賞した A.White

Shaquille O'Neil？」と題した Freidberg 氏（MIT）による氏（MIT）の記念講演では，Alcator C-Mod の I-mode プラ

報告があった．核融合炉が巨大な大きさになることや定常ズマに対するジャイロ運動論的シミュレーションと実験結運転の難しさを指摘したごく一般的な内容ではあるが，ポ果の比較が行われ，コアプラズマのトロイダル回転に伴うスター発表の巧妙さもあって常に黒山の人だかり状態で，"!!フローシアーが I-mode における乱流揺動の低減をも核融合炉をめざしている米国研究者の危機意識を強く感じた ら し て い る と の 見 解 が 示 さ れ た．他 に も，DIII-D,た．

ASDEX-U,EAST,KSTAR 等のトカマク，LHD，HSX 等の新装置の建設に関しては，球状トカマクの MAST（２０１６ヘリカル系プラズマや NSTX，MAST 等の球状トカマク等年稼働予定）および NSTX（２０１５年春稼働予定）について，多数の実験装置に対して，ジャイロ運動論的シミュレー

また，Alcator C-mod の後継機として ADX 計画について報ションによる乱流輸送研究が広く行われるようになってき告があった．MAST も新しいダイバータ配位の研究を装置ている．また，N.T. Howard 氏（GA）のポスター発表では，改造の主眼の一つに置いているが，ADX（Advanced Di-Alcator C-Mod における重水 素 イ オ ン‐電 子 プ ラ ズ マ の
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ITG-TEM-ETG 乱流に対する大規模な多階層ジャイロ運動

では，それらを裏付ける多くの実験データ，解析結果が示論的シミュレーションの結果が紹介され，イオンと電子のされた．また，ターゲットでは，アブレータを高密度炭素異なるジャイロ半径スケールに現れ共存する乱流構造の粒（HDC）に変更した場合はlow footでも燃料との混合が見ら子・熱輸送に与える影響が示された．

れなかった点，LANL と共同開発したベリリウムを用いた

Z. Wang 氏（UCI）の講演では，DIII-D において高エネル実験を準備していることなどの改善点が示された．さらギー粒子により駆動される TAE モードに対するグローバに，hohlraum については，フランス CEA と共同開発をル・ジャイロ運動論的シミュレーションの結果が報告さ行っているラグビー球の形状をしたラグビー hohlraum，れ，非線形的に生成されるゾーナルフローの影響により内部ガスの圧力を下げた hohlraum について検討，実験準TAE の飽和振幅が大幅に減少することが明らかにされた．

備がなされており，多くの関連研究発表があった．

B. Breizman 氏（Univ. Texas, IFS）の講演では，逃走電子直接点火方式では，NIF を使った Polar-drive 方式に関しに関する理論研究の最近の進展が報告された．トカマクにてロチェスター大学の Hohenberger 氏が招待講演で，NIF

おいて雪崩機構により生成され急激に増加する相対論的逃で Polar Direct Drive（PDD）方式の爆縮初期段階の基礎実

走電子のつくる電流は，初期のバルク電子のつくる電流と験を行い，ビーム平滑化の問題が残るもののアブレータの同程度になり，その電流に伴う磁気エネルギーは運動エネ

材質を選べば two-plasmon-decay の影響を低減できるなどルギーより遙かに大きくなり得ることが示され，電子雪崩点火実験に繋がる可能性を示した．また，ロチェスター大を考慮した電流の時間発展が非線形オームの法則により表学の Theobald 氏の招待講演などでは，衝撃波点火方式に現された．

おける高速電子への高い変換効率とその加熱への寄与につ周 辺 プ ラ ズ マ 輸 送 の 研 究 も 盛 ん に 行 わ れ て お り，いてなど高強度衝撃波実験，理論シミュレーションに関す

O. Schmitz 氏（Univ. Wisconsin）の講演では，３次元流体る発表があった．

プラズマ−運動論的中性粒子輸送コード（EMC3-Eirene）

高速点火方式については，加熱用高速電子の角度広がりを用いて，ITER における ELM 制御を目的とする RMPを抑えるための外部磁場方式，内面照射方式（阪大），２段印加時の周辺プラズマ輸送のシミュレーションを行った結パルス直接照射方式（ラザフォード研）などがあった他，果が報告され，MHD や２流体コードにより，RMP により中国の核融合研究センターでは爆縮が 0.5 kJ のペタワット誘起される３次元的なプラズマ境界形状を適切に取り入れレーザーが完成し，SG-II（８ビーム，１ビーム 260 J＠3!）た輸送モデルの開発の重要性が強調された．他に，TRIN-の間接照射爆縮と連動した高速点火統合実験が可能になっ

ITY，TGYRO，TOPICS，CRONOS，TASK3D 等の統合輸たとの報告があった．

送コードに開発に関連するポスター発表がいくつもあり，比較的新しい方式として，Sandia 国立研究所が中心に

DIII-D，JT-60U，JET，LHD 等に適用され，各コード間のな っ て 実 施 し て い る Magnetized Liner Inertial Fusion

ベンチマークテストや実験結果との比較による統合輸送（MagLIF）の実験では DD 反応によって１０１２個の中性子発コードの Verification & Validationの進展状況が報告されて生を観測した．さらに，二次反応の DT 反応中性子も観測いた．

し，イオン温度が 2.5 keV 程度に達していたと思われる旨の発表が SNL の Gomez 氏，および Knapp 氏からあった．

（洲鎌）Rosenbluth Award の招待講演はミシガン大学 Manuel
慣性核融合プラズマ氏で，レーザー加速による R-T 不安定性成長過程の磁場の冒頭の LLNL の M. Rosen 氏のレビュー講演では，間接照生成，発展についてプロトンバックライトと X 線で計測し射方式で点火をめざす最新のNIFの研究成果がまとめられた結果，1-10 T の磁場発生が観測されたもののその磁場がていた．昨年春から行われてきた high foot シリーズ実験でR-T 不安定性には影響しなかった点などが示された．このはアブレータを薄くしたり，ウランの hohlraum を用いるように慣性核融合やレーザーアブレーションと磁場を組みことによって加速度，発生中性子数の上昇が確認された．

合わせた研究発表が例年より多くあり新しい流れを感じ

また，燃料とアブレータが混合していないこともわかった．

た．さらにシミュレーションとの一致も確認されたことか

最終日は LLNL の Remington 氏によるレーザーによる高ら high foot 実験は一段落した．初期の点火キャンペーン

圧下の物質についてレビュー講演があった．小型，大型の（NIC）で行われていた low foot では燃料混合が大きかった

様々なレーザー実験装置，計測方法によって明らかになっことが最大の問題点であったが，これは hohlraum 入口付た高圧物性について，相図をふまえながら紹介された．緻

近のレーザーの重なりによる cross beam energy transfer

密な実験では X 線バックライトの回折を利用した塑性変形（CBET），シェル内面粗さなどによって起因されていたこの格子移動を時間分解でとらえる量子力学レベルの実験のとも明らかになってきた．また，テントと呼ばれる hohl-試みから，大型装置では惑星の核の組成，状態方程式の特

raum 内で燃料球を支える薄膜の影響，シェル内部の酸素定など太陽系形成過程の解明につながる実験まで，高圧物の影響などシミュレーションと一致しなかった原因も明ら性実験の魅力が伝わった．

（長友）かになってきた．これらを踏まえ，今後は low foot"よりもプラズマ基礎物理

やや foot pulse のエネルギーが大きい波形で点火をめざす

プラズマ基礎物理の分野では，宇宙・天体プラズマで起ことが発表された．NIF 関係の招待講演，および一般講演
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Information

きている現象の理解のための実験や理論シミュレーション

磁 気 リ コ ネ ク シ ョ ン に 関 し て，山 田 氏（Princeton

研究に関する講演が数多く行われた．以下ではその内，印Plasma Physics Laboratory, Princeton University）は，リコ

象に残った講演について紹介する．

ネクション実験によるプラズマ粒子のリコネクションにお太陽風における乱流に関して，Chen 氏（Imperial Col-ける高エネルギー化に関する招待講演を行い，磁気圏と実lege London）の招待講演では，太陽風の乱流に見られる験で見られているリコネクション後にイオン温度が電子温MHD から運動論までの様々なスケールの現象について解度よりも高くなる現象の機構を示した．また，小野氏（東説し，波数の非等方性，運動論的アルヴェン波とホイッス大）の招待講演では，２つのトカマクプラズマを合体させラー波乱流の違い，運動論的スケールから MHD スケールたときに起きる磁気リコネクションによる大出力加熱に関への現象の遷移などについて最新の乱流理論と比較した．

する実験結果が示された．

また Brown 氏（Swarthmore College）は，MHD 乱流の観

Roberts 氏（Columbia University）はダイポール閉じ込測と実験に関するチュートリアル講演を行い，太陽風におめ実験に関する招待講演で，ダイポールプラズマに電極でける磁気的乱流のカスケードなどについての統計解析の結磁気圏プラズマと同様に沿磁力線電流を印加することので果と，MHD プラズマ風洞実験装置を用いた磁気的乱流のきる実験装置を用いて，交換型不安定性乱流を電流で計測結果に見られる間欠性などについて解説した．

フィードバック制御できることを示し，フラックスチューダイナモについてのレビュー講演が Forest 氏（Univer-ブ平均のジャイロ流体モデルのシミュレーションと比較しsity of Wisconsin, Madison）によって行われ，パラメータ領た．

域，Ω 効果と α 効果，空間・時間スケールによるダイナモMoser 氏（Los Alamos National Laboratory）は，慣性核の分類などの基礎理論を紹介した後，惑星における磁場反融合や超新星残骸で見られるジェットの衝突の実験検証に転や，太陽表面における磁気浮力の効果，渦銀河における関する招待講演を行い，２つの超音速プラズマジェットの超新星爆発駆動の乱流を伴う銀河磁場の Ω モデルなどの観衝突過程で無衝突過程から相互貫通する間に電離度の上昇測結果を示し，最後に液体金属を使った実験のレビューをによって衝突的になり，ジェットが止まってショックが形行い，液体金属を攪拌することで起こる乱流がダイナモを成される機構を明らかにした．

引き起こす実験では乱流起電力を直接測定できるなどの利（伊藤）（原稿受付：２０１４年１１月２８日）点があることなどを示した．

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