新しい技術の鍵は、Tokamaksと呼ばれる融合装置に見られるような高エネルギー粒子に襲われたときに、壁から放出される光の量を測定することです。アクティブサーモグラフィとして知られるこの方法は、将来、壁を流れる熱の量をすでに測定する赤外線サーモグラフィカメラと組み合わされます。
「初めて、融合装置で熱と粒子の輸送を同時に見ることができます」と、プロジェクトの主任研究者であるPPPLの物理学者リチャード・ホーリルクは述べています。 「壁の材料に堆積した熱と粒子を理解することは、原子炉の性能と寿命を最適化する方法を見つけるのに役立ちます。」
PPPLの科学者は、DOEのOak Ridge National Laboratory（ORNL）、General Atomics、およびマサチューセッツ工科大学の研究者と協力して、新しい技術を開発しました。チームは、世界最大かつ最も強力なトカマック融合装置であるORNLの共同ヨーロッパトーラス（JET）で手法をテストしました。
「高出力加熱ビームを使用して、ジェット容器の表面の局所的な場所を正確に加熱し、放射光を記録することができました」とホーリルクは言いました。 「これにより、表面熱負荷に対する熱と粒子の相対的な寄与を測定し、プラズマ条件を変える際に表面熱がどのように変化するかを決定することができました。」
チームは、プラズマが「Hモード」と呼ばれる高施設モードである場合、熱負荷が減少することを発見しました。これは、血漿がHモードでより安定しており、熱と粒子がプラズマのコアにより効果的に限定され、壁に到達する熱と粒子の量を減らすためです。
この新しい手法は、Tokamaksでのプラズマ壁の相互作用を研究するための貴重なツールを提供します。この情報は、コンポーネントを損傷することなく電気を生成できる融合デバイスの設計と操作に重要です。
「これは、融合装置のプラズマ向け表面に熱と粒子がどのように堆積するかを理解する上で非常に重要な一歩です」とHawryluk氏は言います。 「この知識は、より効率的かつより長期間動作できる将来の融合反応器を設計するのに役立ちます。」
