国立大学法人九州大学　応用力学研究所

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5. 共同研究装置の概要（2026 年度 共同利用研究）

5-2. 核融合力学分野

(1) プラズマ境界力学実験装置 (QUEST)　　　(2) 炉材料評価・試験装置　　　(3) 乱流プラズマ実験装置 (PANTA)

(1) プラズマ境界力学実験装置（QUEST）

問い合わせ先：　出射　浩

本計画は、トカマク装置より高ベータ運転が可能な球状トカマク装置の長時間運転領域の開拓とそれを支える学術基盤を構築することであり、高性能核融合炉の可能性拡大に貢献しようとするものです。 超長時間化研究は、定常球状トカマク炉の成立性を高める重要研究課題であるとともに、磁場核融合装置共通の学術的知見として必須の要素を数多く含んでいます。QUEST では、主な研究課題として

  1. 高ベータ定常化の学術基盤研究として、球状トカマクの定常電流駆動及びプラズマ生成に関する研究、特に高密度・高誘電率プラズマにおける新しい電流駆動法（電磁波・静電波モード変換）の開発と実証
  2. 球状トカマクの特徴的磁場配位に適合するダイバータ開発研究、および長時間放電の粒子・熱負荷制御法の確立
  3. 定常運転の学術基盤として、壁温度制御による長時間トカマク放電の粒子循環制御、および先進壁制御とプラズマ性能の総合的研究

目標パラメータは、

第Ⅰ期目標
（準定常：プラズマ電流 Ip = 20-30 kA , 入力加熱電力 P = 450 kW）
第Ⅱ期目標
（準定常：Ip = 100 kA , ne = 0.4 x 1019 m-3 , PRF = 1 MW）
（パルス：Ip = 300 kA , ne = 4 x 1019 m-3 , PRF = 3 MW）

であり、諸元は以下のとおりです。

【 QUEST 】
項　目 仕　様 到　達
大半径 0.68 m 0.68 m
小半径　 0.40 m 0.40 m
アスペクト比 1.7 1.4
非円形度 1.6 ～ 1.2
トロイダル磁場 0.25 T（R = 0.6 m、定常）
0.5 T （R = 0.6 m、パルス）		 0.25 T　定常
プラズマ電流 20 kA（第Ⅰ期）
100 kA（第Ⅱ期）		 120 kA（パルス）
放電持続時間 定常 6 時間（2 kA）
真空容器 外径 2.8 m　高さ 2.8 m 高温壁設置（100 ℃ － 500 ℃）

QUEST

【 電流駆動装置 】
◆ クライストロン
項　目 仕　様
周波数 8.56 GHz
クライストロン数 1 基
出力 < 250 kW
パルス幅 連続運転可（入力パルス幅による）
真空窓 サファイア窓
◆ ジャイロトロン
項　目 仕　様
周波数 28 GHz
ジャイロトロン数 1基
出力 < 200 kW
パルス幅 < 1.6 s
真空窓 サファイア窓
◆ 計測機器
計測機器等 目　的 仕　様
フラックスループ プラズマ位置制御 　
磁気プローブアレイ 磁場強度、揺動 　
多チャンネル可視分光システム プラズマ線放射強度の空間分布計測 分光器（焦点距離：1m）
冷却型 CCD
可視分光器 電離，Zeff，不純物流入解析 P-250
マイクロ波干渉計 線平均電子密度計測 　
トムソン散乱計測 電子温度、密度計測 10 Hz
可動チャンネルラングミュアプローブ SOL 電子温度、電子密度 　
ガス導入システム ガスパフ入射，マスフローメータ H2, He
イオンゲージ 高速ガス圧測定、予備電離 　
接線硬X線波高分析システム 接線硬X線スペクトル 　
高速 TV カメラ プラズマ断面映像 Photron NovaS6
1) 硬Ｘ線計測システムの概略
【 硬Ｘ線計測システム主要諸元 】
項　目 仕　様
空間チャンネル数 4 ch
エネルギーチャンネル数 1024 ch
エネルギー分解能 ～ 1.2 keV ＠122 keV
サンプリングタイム 1 ms 以上の範囲で任意に設定可能
測定エネルギー領域 30 ～ 200 keV
2) 4mm 波帯マイクロ波干渉計の概略
【 4mm 波帯マイクロ波発振器性能 】
項　目 仕　様
発振器型式 逓倍方式（9.3 → 75GHz）
発振器型名 ミリテック社製 AMC-12RHOA 型
発振周波数 75 GHz
発振出力 0.2 W
干渉計方式 ヘテロダイン式
検波器 高調波ミキサー，位相検出器
3) 可視分光器の概略
【 可視分光器の主要性能　分光器種類：P-250 】
項　目 仕　様
焦点距離 250 mm
口径比 F = 4.5
逆線分散 30 Å/mm
波長分解能 0.6 Å

（ただし、波長分解能は 5460.74 Å における半値幅）

4) 可動ラングミュアプローブ計測装置の概略
【 可動ラングミュアプローブ計測装置主要性能 】
項　目 仕　様
材質 タングステン
融点 3387 ℃
電極寸法 プローブヘッドによる
プローブ印加電圧 -100 ～ 100 V
掃印時間 1 kHz
チャンネル数 プローブヘッドによる
5) プラズマ分光計測装置
【 分光器性能 】
項　目 仕　様
分光器 アクトン社 AM-510
分光器型式 チェルニターナー型
焦点距離 1 m
口径比 F/8.7
逆線分散 7.4 Å/mm
波長域 1850-8000 Å
波長分解能 0.12 Å
【 検出器性能 】
項　目 仕　様
検出器型式 ICCD-1024MLD（イメージインテンシファイヤー付CCD）
検出器面積 23.5 mm × 6.7 mm、900 × 256ピクセル
冷却方式 ペルチェ素子冷却型

(2) 炉材料評価・試験装置

問い合わせ先：　井戸　毅

重イオン照射システム

（高エネルギーイオン発生装置）

タンデム型1MV加速器。ラザフォード後方散乱（RBS）、PIXE などの分析機能及び高エネルギーイオン照射機能を有し、プラズマ対向材の非破壊分析や照射損傷の研究に用います。

2016 年度より軽イオン源ビームラインを新たに追加し、国内では唯一の3重イオンの照射装置です。

項　目 仕　様
昇圧方式 コッククロフト回路方式
ターミナル電圧範囲 0.1 ～ 1.0 MV 連続可変
最大ビーム電流 4He2＋ 0.5 pmA (3.0 MeV時)、58Ni3＋ 2.0 pmA (4.0 MeV時）
分析機能
 ラザフォード後方散乱（RBS）、チャンネリング、反跳粒子分析（RED）、
粒子励起X線放射（PIXE）
照射機能 Niイオン等による数 100 dpa の重照射
照射温度範囲 室温 ～ 800 ℃

(3) 乱流プラズマ実験装置（PANTA）

問い合わせ先：　糟谷　直宏

PANTA（Plasma Assembly for Nonlinear Turbulence Analysis）による直線磁化プラズマ実験により、プラズマ乱流の基礎研究が行えます。PANTA では全長 4m、半径 6cm のプラズマを生成します。超多チャンネルのラングミュアプローブアレイにより乱流の時空間構造（例えばストリーマー）を高時間・空間分解能で観測できます。

【 PANTA 】
項　目 仕　様
本体 直径 0.45 m，長さ 4 m，背景真空度 ~1×10-4 Pa
制御装置 ヘリコン波電源（1 - 10 MHz，10 kW），
電子サイクロトロン波電源（2.45 GHz，5 kW）
プラズマ ヘリコン Ar プラズマ：磁場強度 < 0.15 T，電子温度 2-4 eV，電子密度 0.2-1 x 1019 m3
計測器 マノメータ，四重極分析器，
ラングミュアプローブアレイ（空間分解能 4 mm，時間分解能 1 μsec）
プローブは最大 192ch まで同時計測可能。

プラズマ乱流を精密に計測する装置です。PANTA にインストールされており、光、レーザー、マイクロ波を用いる事でプラズマに摂動を与える事無く高時間・高空間分解能で乱流構造を観測できます。また、取得した大規模データの保存及び解析が可能です。

【 プラズマ乱流ドック 】
項　目 仕　様
先進能動乱流計測 マイクロ波コムドップラー反射計（12-26 GHz，コム間隔 0.5 GHz）
乱流画像計測装置 多波長乱流トモグラフィー（4 波長，各波長 132ch），
LIF 装置 (レーザー中心波長 668.6138 nm，20 GHz 掃引，検出光中心波長 442.6nm)

　

　

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