境界領域プラズマ理工学

核融合エネルギーの実用化に向けて，1億度の高温プラズマを核融合炉内で制御する必要があるが，その際に高温プラズマと炉壁の間の境界プラズマの制御と，プラズマ－材料相互作用の理解は重要な課題となっている。本講義では，境界領域プラズマに関わる現象を理解するために，プラズマの基礎，境界プラズマにおける原子分子過程（電離，励起，再結合等），ダイバータ，プラズマ材料との相互作用に関しての詳述し，議論することを目的とする。プラズマ材料相互作用においては，特にシースに関しての基礎，粒子との相互作用，スパッタリングやアーキング現象などを取り上げる。また，境界プラズマや材料のキャラクタリゼーションのための各種計測法を紹介する。

In order to realize nuclear fusion, it is necessary to control high-temperature plasmas of 100 million degrees Celsius in a fusion reactor. Controlling edge plasmas between the high-temperature plasma and the reactor wall and understanding the plasma-material interaction are important issues for the realization. In this lecture, I will show in detail the fundamentals of plasma, atomic and molecular processes (ionization, excitation, recombination, etc.) in edge plasmas, divertor, and plasma-material interaction in order to understand the phenomena related to the edge plasmas. Plasma-material interactions will be covered, especially the basics of sheath, particle interactions, sputtering, and arcing phenomena. Measurement methods for characterization of boundary plasmas and materials will also be introduced.