仏WESTと米DIII-D、「同じ条件」のプラズマを比較　ITERの高性能運転へ

フランスのWESTと米国のDIII-D。装置の形も壁の材料も違う2台で、プラズマ内部の条件をできる限りそろえたら、熱の閉じ込め方はどう見えるのか。フランス原子力・代替エネルギー庁（CEA）は11月9日、両装置の共同研究を公式に紹介した。ITERが目指す高性能・長時間運転を、異なる実験装置の強みを重ねて考える試みだ。

DIII-Dは中性粒子ビームや電子サイクロトロン波加熱で、高い圧力のプラズマを短時間つくる。WESTは冷却したタングステン製ダイバータを備え、長時間の放電を得意とする。単純に温度や継続時間を並べても、装置の大きさや形の差が比較を難しくする。

研究チームはプラズマ形状、規格化した圧力、粒子の衝突頻度、イオンと電子の温度比などを調整。両装置の中心部で近い条件をつくり、標準的なLモードでは、装置形状が異なっても規格化した熱閉じ込め性能が近いことを確かめた。

難しいのは、より熱を逃がしにくいHモードへ移る条件だ。今回の比較は、必要な加熱能力が限られる場面で磁場や装置形状が移行条件にどう影響するかを考える手掛かりとなった。電子が主に加熱されるプラズマでイオンを温めるには、熱の閉じ込め時間と電子・イオン間のエネルギー交換時間の比が重要だという結果も得た。

共同実験は2025年4～5月に実施され、査読論文は2026年5月に刊行。11月9日のCEA発信は、その成果と今後の比較実験を解説したものだ。異なる装置をつなぐデータは、ITERの運転条件を予測するモデルの検証に役立つ。熱輸送そのものの難しさはFIのプラズマ乱流解説でも扱っている。