建構世界頂尖的計測系統，可同時長時間測量電漿的多點狀態

三菱電機股份有限公司

國立大學法人京都大學

大學共同利用機構法人 自然科學研究機構 核融合科學研究所

電漿計測系統的構成

三菱電機股份有限公司(以下稱三菱電機)、國立大學法人京都大學(以下稱京都大學)能源理工學研究所，以及大學共同利用機構法人 自然科學研究機構 核融合科學研究所(以下稱核融合科學研究所),共同建構了世界頂尖(※1)的微波電漿計測系統，用於融合能源(※2),此系統可長時間、多點同時測量電漿的狀態。此外，在本公司京都大學擁有的核融合實驗裝置「Heliotron J(※3)」上，成功實證了本系統。

三菱電機、京都大學及核融合科學研究所將持續推動對融合能源社會實施不可或缺的電漿計測技術的開發。

融合能源被寄予厚望，期望能成為實現脫碳社會的下一代能源，日本政府透過「融合能源創新戰略(※4)」及相關政策，正積極推動研究開發與產學官合作，目標是能在2030年代實現發電實證。為實現融合能源的社會實施，必須建立高可靠性的計測技術，以即時掌握一億度以上核融合電漿的控制所必需的電漿狀態，其中，微波計測技術被視為極具潛力。微波計測技術的特點在於，即使在中子照射容易損壞設備的核融合爐內，也能將重要設備設置在遠離電漿的位置。自2025年起，三菱電機、京都大學及核融合科學研究所便開始共同致力於融合能源用微波計測技術的提升與裝置實施。

本系統利用包含多個頻率成分的頻率梳(※5)微波，可同時取得電漿中多個測量點的反射訊號。此外，在接收系統採用了可減輕高頻訊號處理負載的雙頻率梳下變頻方式(※6),實現了涵蓋整個放電過程的長時間測量。藉此，實現了可長時間進行最多34點(※7)多點同時測量的世界頂尖性能，並成功在「Heliotron J」上進行實證。

本開發成果已於6月29日至7月3日在英國舉辦的國際會議「EPS Plasma Physics Conference 2026(※8)」上發表。

開發特點

1.實現了世界頂尖的計測性能，可長時間進行最多34點的同時測量

・當微波入射到電漿中時，微波會在依據頻率決定的電漿電子密度(截止密度(※9))處發生散射與反射。反射的微波會因反射層的旋轉速度，產生都卜勒效應(※10)引起的頻率變化。利用頻率梳微波，可實現頻率變化的多點同時測量。

・本計測系統透過使用具有34個櫛齒的頻率梳，可實現最多34點的同時測量。

・接收系統採用雙頻率梳下變頻方式，實現長時間測量。

微波反射計的計測原理

2.建構整合式電漿計測系統，並在「Heliotron J」上實證

・開發了整合了頻率梳微波發射裝置至收發系統的電漿計測系統，並建構於核融合電漿實驗裝置「Heliotron J」。

・實際計測結果顯示，成功實現了與電漿狀態變化相對應的，最多34點頻率變化的長時間測量。

Heliotron J上建構的計測裝置

時間推移下電漿中頻率變化的多點測量結果

34個頻率成分(縱軸)與各頻率成分觀測到的時間變化(橫軸)。紅色表示頻率相對於入射頻率向正向變化，藍色表示相對於入射頻率向負向變化。

職責分工

組織名稱

負責內容

三菱電機

微波發射、接收裝置開發,「Heliotron J」計測裝置建構

京都大學

高密度電漿的生成，電漿物理現象的闡明

核融合科學研究所

雙頻率梳下變頻方法的開發，電漿物理現象的闡明

今後預定與未來展望

今後，將致力於實現利用頻率梳微波的控制技術提升，並朝建構更詳細的電漿計測系統邁進。同時，為達成2030年代的發電實證目標，也將研擬建構具備優異耐環境性能的系統，以期能應用於商業反應爐。

關於京都大學

京都大學是日本及亞洲地區歷史最悠久的研究機構之一，自1897年創立以來，已培養出眾多諾貝爾獎及其他國際頂尖獎項的得主。從人文社會學科到自然科學領域，為大學部及研究所學生提供廣泛的課程，並由日本國內及世界各地眾多研究所、設備及行政部門提供支援。更多詳細資訊請參閱此連結:https://www.kyoto-u.ac.jp/ja

關於核融合科學研究所

核融合科學研究所致力於實現我們可利用的核融合能源，並針對包括電漿物理、微觀量子過程、材料科學，以及構成裝置的工程技術等各種研究課題進行研究。作為大學共同利用機構，我們提供包括電漿約束裝置及超級電腦在內的大型研究設施，以及各種研究裝置群供共同利用，並與國內外大學及研究機構進行共同研究。隨著核融合科學的發展，我們也致力於推動廣泛科學技術的基礎建構。

關於三菱電機集團

三菱電機集團秉持「Our Philosophy」,將永續發展作為經營根本，重視來自社會、顧客、股東、員工等所有利害關係人的信賴。同時，在追求「獲利性」、「資本效率」、「成長性」的同時，透過持續與顧客連結，創造解決社會問題的新價值，以實現企業價值的持續提升。自1921年創業以來，擁有超過百年的歷史，業務涵蓋社會系統、能源系統、國防與宇宙系統、FA系統、汽車設備、建築系統、空調家電、數位創新、半導體與元件等領域。在全球擁有超過200家集團公司及約15萬名員工,2025年度合併營收為5兆8,947億日圓。詳情請參閱官方網站。

※1 截至2026年6月29日，三菱電機、京都大學、核融合科學研究所調查結果

※2 輕原子核融合為另一原子核時釋放的能量，是使太陽發光的能量

※3 https://heliotronj.iae.kyoto-u.ac.jp/

※4 https://www8.cao.go.jp/cstp/fusion/index.html

※5 像梳子一樣，有許多等間隔排列的頻率成分的微波。包含多個頻率成分

※6 利用具有不同間隔的兩個頻率梳訊號組合，將高頻訊號轉換為易於測量的低頻訊號，並同時取得多個頻率成分的方法

※7 測量點數取決於電漿電子密度的狀態，因此會因放電條件而變動

※8 歐洲最大的電漿物理國際會議(https://epsplasma2026.com/)

※9 微波在電漿中無法再往內傳播而被反射的邊界電子密度。因微波頻率而異，透過改變頻率可得知電漿的內部結構

※10 發聲源或無線電波發射源移動時，其頻率(如音調高低)會發生變化的現象

<聯絡方式>

三菱電機股份有限公司 先端技術綜合研究所

〒661-8661 兵庫縣尼崎市塚口本町八丁目1番1號

FAX 06-6497-7285

https://www.MitsubishiElectric.co.jp/corporate/randd/inquiry/index_at.html

京都大學能源理工學研究所 公關企劃室

〒611-0011 京都府宇治市五之莊

TEL 0774-38-3402 FAX 0774-38-3412

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大學共同利用機構法人 自然科學研究機構 核融合科學研究所

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