I-mode
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I-modeは、核融合プラズマの閉じ込めモードの一種で、「Improved mode（改善されたモード）」の略です。 これは、プラズマのエネルギー閉じ込めが高く、かつ粒子閉じ込めが中程度である状態を指します。 特に、高エネルギー効率で運転できる核融合炉の実現に向けて、将来の核融合装置での利用が期待されています。 核融合では、高温・高密度のプラズマを磁場で閉じ込め、核融合反応を持続させる必要があります。 プラズマは非常に不安定で、乱流（turbulence）が起こるとエネルギーが失われやすくなります。 このエネルギー損失を防ぎ、プラズマの閉じ込め性能を向上させるために、さまざまな「閉じ込めモード」が研究されてきました。 2. 閉じ込めモードの歴史
1. L-mode（Low confinement mode） 最も基本的な閉じ込めモードです。
1950年代から研究が進められ、核融合装置の標準的な運転モードとして使われました。
しかし、L-modeでは乱流が大きく、エネルギーが外部に逃げやすいという問題がありました。 2. H-mode（High confinement mode） プラズマの外縁部に粒子やエネルギーの「バリア」が形成され、エネルギーの損失が少なくなります。 3. I-modeの誕生
H-modeとは異なり、エネルギーは強く閉じ込められるが、粒子の閉じ込めはそこまで強くないという特徴があります。 このため、エネルギーが蓄積される一方で、不純物が蓄積しにくいという利点があります。
4. I-modeの特徴
1. エネルギー閉じ込めが高い
H-modeと同程度、またはそれ以上のエネルギー閉じ込めが得られます。 2. 粒子閉じ込めが中程度
H-modeのように粒子閉じ込めが強すぎると、不純物が内部に蓄積してしまいますが、I-modeでは粒子が適度に排出されます。 これにより、不純物の蓄積が抑制され、装置の安定性が向上します。
3. ELMが発生しない
H-modeではエネルギー閉じ込め向上の代償としてELMが発生しますが、I-modeではELMが発生しません。 これにより、装置の内壁へのダメージが少なくなり、長時間運転が可能になります。
5. I-modeの利点と課題
利点
適度な粒子排出により、不純物蓄積が抑えられる。
課題
I-modeの維持や安定性に関するメカニズムはまだ完全には解明されていません。
運転条件が限られるため、特定の磁場構成や加熱条件が必要です。 EASTトカマク（中国）では、リアルタイムのリチウム粉末注入により、I-modeの閉じ込め性能が向上することが報告されています。 リチウム注入によりプラズマの電子乱流が低減し、イオン乱流が誘発されることで、より高いエネルギー閉じ込めが可能になります。 7. 今後の展望
ELMが発生しないモードとして、安全で安定した運転が期待されています。
I-modeは核融合炉の運転において、H-modeとL-modeの「良いとこ取り」を目指したモードです。 核融合エネルギーの実現に向けて、I-modeの理解と制御技術の発展が鍵を握っています。
感想
恥ずかしながら知らんかったmasaharu.icon
これどんなこと書いてあるのだろうか
ASDEXでやってたmasaharu.icon*4 そこまで言及してなかった気がする