新古典輸送効果を含むMHD平衡安定性解析

• Project/Area Number: 05780385
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 市口 勝治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90211739)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: MHD平衡 / 新古典拡散 / ブートストラップ電流 / 変換型不安定性 / メルシエ条件 / ベータ値 / 磁気井戸 / シャフラノシフト

Research Abstract

MHD平衡を決定するためには、磁気面関数としての圧力分布と電流分布が必要となる。そこで、この両者が新古典拡散によって決まると仮定してどのような平衡が達成されるかを調べた。本研究では、圧力分布は実験で得られるものに近いものに仮定し、電流分布が新古典拡散理論から導かれるブートストラップ電流を用いることにした。この電流分布を決定するためにはMHD平衡が必要であるので、平衡計算コードとブートストラップ電流計算コードを交互に計算し、電流分布と矛盾のない平衡解に収束するまて繰り返した。ここではヘリカル配位を取り上げ、核融合科学研究所で建設中のLHD装置のパラメタを用いて計算を行った。この配位では、もっとも不安定なMHD不安定性は交換型不安定性である。そこで得られた平衡に対して、理想交換型モードに対する安定性条件であるメルシエ条件に注目し、これが圧力分布が異なる場合にどのように変化するかについて調べてみた。まず、最初にP=P_0(1-PHI)^2の比較的ピ-キングしたプロファイルの場合について調べてみると、ブートストラップ電流を考慮に入れない場合には弱い不安定領域がプラズマ中に存在するだけであるが、ブートストラップ電流を考慮すると得られた平衡は非常に不安定なものとなった。これは、ブートストラップ電流が圧力勾配の大きい磁気軸近傍で多く流れ、またこの配位では回転変換を上昇させる向きに流れるため、シャフラノフシフトが小さく磁気井戸の安定か効果が弱くなったためである。一方、P=P_0(1-PHI^2)^2の比較的平坦なプロファイルの場合には、ブートストラップ電流が流れてもピ-キングした場合ほど不安定にはならず、ベータ値が低いときには安定であることが得られた。児の場合、ブートストラップ電流がプラズマ周辺部で多く流れるため、磁気軸近傍の回転変換は余り上昇せず、磁気井戸の安定化がある程度利いているためであると考えられる。