TJ-II

TJ-II: スペインの先進的な核融合研究装置

TJ-IIは、スペインの国立核融合研究所(CIEMAT)に設置されたフレキシブル・ヘリカル型のステラレータであり、1998年から運転を開始し、2024年現在も運用されています。本装置は、核融合技術における研究を進める上で、重要な役割を果たしています。

歴史的背景

TJ-IIは、スペインのCIEMATの物理学者と[技術]]者たちが中心となり、アメリカのオークリッジ国立研究所とドイツのマックス・プランクプラズマ物理学研究所との協力により設計されました。プロジェクトは1986年から始まり、最初に物理的な研究が行われ、その後1990年に工学的なフェーズが続きました。おかげで、[[欧州原子力共同体]からの支援を受け、さまざまな欧州企業が建設に携わりました。

TJ-IIは、過去に稼働を開始した磁気閉じ込め装置のシリーズの一部で、最初の装置であるTJ-Iが1983年に始まりました。続いて1994年には、スペインで完全に製造されたトルサトロンTJ-IUが稼働を開始し、現在はドイツのシュトゥットガルト大学に拠点を置くTJ-Kとして知られています。

構造と動作原理

TJ-IIでは、プラズマを生成する前に、コイル群によって十分な磁気閉じ込めが形成されます。32個のコイルがトロイダル磁場を生成し、2つの中心コイルが円形とヘリカルの二次元的なねじれを生み出します。これにより、プラズマの垂直位置は制御され、真空容器の壁に粒子が衝突しないように導かれます。

装置は4周期・低磁気シアタイプのステラレータで、主半径が1.5メートル、平均小半径は0.22メートル未満です。最大で1.2テスラの軸上磁場を持ち、電流を変えることで磁気の配置やプラズマの形状を柔軟に変更できます。この柔軟性が特徴の装置です。TJ-IIは、32個のトロイダルコイル、4個のポロイダルコイル、2個のヘリカルコイルを備えており、中央導体の周囲でプラズマを生成する仕組みです。

研究と実験プログラム

TJ-IIの実験プログラムの主な目的は、磁気配位の柔軟性が高いヘリカル磁気軸を用いてプラズマの物理を研究し、国際的な核融合の磁気閉じ込め装置に貢献することです。

実験では、以下のような多様なテーマに焦点が当てられています：

• - 輸送と磁気配位、回転変換
• - 内部輸送障壁（ITB）
• - プラズマと壁の相互作用
• - 不純物輸送
• - 不安定性や乱流の研究

理論的な研究も行われており、新古典輸送や自己組織化現象、非拡散的輸送についてのシミュレーションなど、多くの先端的なテーマが扱われています。

おわりに

技術進歩にともない、TJ-IIは核融合技術の発展に寄与しており、プラズマ物理に関する知識の拡充を目指す国際的な取り組みの一環に位置づけられています。

関連リンク:

• - FusionWiki
• - TJ-II Project

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