ポロイダル磁場
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ポロイダル磁場は、トカマク型核融合装置における磁場の一つで、プラズマを閉じ込め、安定化するために重要な役割を果たします。「ポロイダル」という言葉は、トロイダル（ドーナツ型）構造の断面に沿った磁場の方向を指します。トロイダル磁場がプラズマのドーナツ型の輪に沿って発生するのに対し、ポロイダル磁場はプラズマを円環の断面に沿って流れるように働きます。
ポロイダル磁場の役割
ポロイダル磁場は、トカマク内のプラズマを安定させるために不可欠な要素です。これには、以下の重要な役割があります：
1. プラズマの安定化: トロイダル磁場だけでは、プラズマの動きを完全に抑制できず、プラズマが不安定になって装置の壁に触れてしまう可能性があります。ポロイダル磁場は、この不安定な動きを抑制し、プラズマの位置を安定させます。
2. 磁場のらせん構造の形成: トロイダル磁場とポロイダル磁場が組み合わさることで、らせん状の磁場構造が形成されます。この構造により、プラズマ内の荷電粒子（イオンと電子）は、磁場に沿ってらせん状に動き、プラズマが壁に触れることなく閉じ込められます。この仕組みによって、核融合に必要な高温のプラズマを長時間保持できるようになります。
3. プラズマ電流の発生: ポロイダル磁場は、プラズマ内に流れる電流（主に誘導電流）によって生成されます。このプラズマ電流がポロイダル磁場を生み出し、トカマク内の閉じ込め機構の一部として働きます。
ポロイダル磁場の生成方法
ポロイダル磁場は、プラズマ自身の電流によって生成されます。トカマクでは、プラズマの中心部に電流を流すことで、プラズマ全体が電流のループを形成し、このループによってポロイダル磁場が生まれます。この電流は、通常、トカマクの中央ソレノイドという部分を使って誘導的に発生させます。
誘導加熱: トカマクは変圧器の二次コイルのように機能し、中央ソレノイドによってプラズマに誘導電流を流します。この誘導電流によって、ポロイダル磁場が生成されます。
トロイダル磁場との関係
トカマク内では、トロイダル磁場とポロイダル磁場が組み合わさり、強力で安定した閉じ込め構造を形成します。この2つの磁場が協力して、プラズマを壁から遠ざけ、磁場の中にしっかりと閉じ込めることができます。
トロイダル磁場: プラズマをドーナツ型に取り囲む磁場で、プラズマが外に拡散するのを防ぎます。
ポロイダル磁場: トロイダル磁場とともに、プラズマを安定化させるらせん状の磁場を形成します。
ポロイダル磁場の重要性
ポロイダル磁場は、トカマクのプラズマ閉じ込めにおいて非常に重要な役割を果たします。トロイダル磁場だけではプラズマを完全に安定させることができないため、ポロイダル磁場がその不安定さを補完します。この2つの磁場が組み合わさることで、プラズマが壁に触れることなく安定して長時間保持されることが可能になります。
まとめ
ポロイダル磁場は、トカマク型核融合装置でプラズマの安定な閉じ込めを実現するための不可欠な要素です。トロイダル磁場と組み合わせて働くことで、プラズマが安定し、壁に触れることなく核融合反応を維持するための閉じ込め構造を提供します。