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トーラスプラズマにおける共鳴摂動磁場印加時の主プラズマ電子及び高速電子の輸送研究

Research Project

Project/Area Number 09J05858
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

渡辺 文武  京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(SPD)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥7,900,000 (Direct Cost: ¥7,900,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Keywords球状トカマク装置(LATE) / 外部摂動磁場 / 高速電子 / 輸送特性 / 電子サイクロトン共鳴加熱 / 主プラズマ電子 / 大型ヘリカル装置 / 周辺プラズマ制御 / 電子サイクロトロン共鳴加熱 / 大型ヘリカル装置(LHD) / 外部共鳴摂動磁場 / AXUV検出器アレイ
Research Abstract

本研究課題は、トーラスプラズマにおける共鳴摂動磁場印加時の主(バルク)プラズマ及び高速電子の輸送特性を明らかにすることを目的とする。そして、電子サイクロトロン共鳴加熱によって作りだされる高速電子を用いたプラズマ電流立ち上げ及び磁気面形成を実現する球状トカマク装置LATEの特徴を利用し、上記課題を推進している。前年度に見出された微弱な径方向摂動磁場の印加によるマイクロ波球状トカマクプラズマの性能改善の結果を受けて、水平ポートへ径方向摂動磁場コイルを4箇所から10箇所に増設し、コイル極性によるプラズマ特性への影響を調べた。同時に、AXUV検出器アレイを水平ポートへ2台新設すると共に、磁気プローブを2箇所(それぞれ径・垂直方向の測定可能)に新設することで計測面の増強も行った。その結果、径方向摂動磁場の印加位置によってプラズマ応答が異なることが分かり、LATE装置に本来不必要の不正磁場(0.5G程度)の存在が確認された。この結果を受けて、トロイダル磁場コイルの枠に沿って補正磁場コイルを6箇所に取り付け、その不正磁場の補正をしたところ径方向摂動磁場コイルと同様のプラズマ性能の改善が確認された。これらの結果は、トロイダル磁場強度のわずか0.1%程度の不正磁場を抑えることで、プラズマ電流を担う高エネルギー通過電子の減少と最外殻磁気面外側に軌道を持つ高エネルギー捕捉電子の増大が抑制されたことを示唆する。今後、最適な補正磁場に径方向摂動磁場を重畳し、その捕捉電子の制御法を模索することで、マイクロ波球状トカマクの更なる高性能化・高効率化への展開が期待される。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011 2010 2009

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Improvement of EC-Driven Spherical Tokamak Discharge by a Radial Magnetic Perturbation on Energetic Trapped Electrons2012

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, H.Tanaka, T.Maekawa
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 7 Pages: 1202005-1202005

    • DOI

      10.1585/pfr.7.1202005

    • NAID

      130002059609

    • ISSN
      1880-6821
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      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Effects of Externally Applied Magnetic Perturbation in a Spherical Tokamak Plasma Produced by ECH on the LATE Device2011

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, H.Tanaka, T.Maekawa
    • Journal Title

      Proc.38th EPS conference on Plasma Physics

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] Soft X-ray Diagnostics on LHD2010

    • Author(s)
      S.Ohdachi, F.Watanabe, et al.
    • Journal Title

      Fusion Science and Technology

      Volume: 58 Pages: 418-425

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of Initial Closed Flux Surface by ECH at Conventional Aspect Ratio of R/a~3 ; Experiments on the LATE Device and JT-60U Tokamak2010

    • Author(s)
      M.Uchida, T.Maekawa, H.Tanaka, S.Ide, Y.Takase, F.Watanabe, S.Nishi
    • Journal Title

      Proc.23th IAEA Fusion Energy Conference

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characteristics of edge MHD modes and ELM activities observed in the Large Helical Device plasmas2010

    • Author(s)
      Fumitake Watanabe
    • Journal Title

      Contributions to Plasma Physics

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  • [Presentation] Characteristics of bulk and fast electrons observed in the LATE plasmas with externally applied radial magnetic perturbations2011

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, H.Tanaka, T.Maekawa
    • Organizer
      The Joint Meeting of 5th IAEA Technical Meeting on Spherical Tori, 16th International Workshop on Spherical Torus and 2011 US-Japan Workshop on ST plasma
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
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  • [Presentation] Interaction between radial magnetic perturbation fields and fast electrons in LATE plasmas2011

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, et al
    • Organizer
      Plasma Conference 2011
    • Place of Presentation
      石川県音楽堂(金沢市)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of magnetic perturbations on current start up on LATE2011

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, et al
    • Organizer
      NIFS Scientific Workshop "Physics issues on energetic particle confinement in toroidal plasmas"
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Externally Applied Magnetic Perturbation in a Spherical Tokamak Plasma Produced by ECH on the LATE Device2011

    • Author(s)
      F.Watanabe, M.Uchida, H.Tanaka, T.Maekawa
    • Organizer
      38th EPS conference on Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Strasbourg, France
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Resonant magnetic perturbation field effects on the edge MHD instabilities in LHD plasmas2011

    • Author(s)
      渡辺文武, 東井和夫, 大舘暁, 榊原悟, 鈴木康浩, 等
    • Organizer
      高ベータプラズマにおけるMHD平衡、安定性及び輸送特性に関する研究会
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ波球状トカマク装置LATEにおける外部摂動磁場印加実験2010

    • Author(s)
      渡辺文武, 打田正樹, 田中仁, 前川孝
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府堺市
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      渡辺文武, 打田正樹, 野口悠人, 逢見翔太, 黒田賢剛, 山本ゆりえ, 田中仁, 前川孝
    • Organizer
      第27回プラズマ・核融合学会年会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子バーンスタイン波による遮断密度を超越した電子密度領域での球状トカマク形成2010

    • Author(s)
      打田正樹, 渡辺文武, 野口悠人, 逢見翔太, 黒田賢剛, 山本ゆりえ, 田中仁, 前川孝
    • Organizer
      第27回プラズマ・核融合学会年会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Resonant error field effects on the MHD instabilities at edge region in LHD2010

    • Author(s)
      渡辺文武
    • Organizer
      US-Japan workshop on "Physics of MHD Control of Toroidal Plasmas"
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] トーラスプラズマにおけるELM特性と制御研究及びDT燃焼プラズマへの課題2009

    • Author(s)
      渡辺文武
    • Organizer
      「高速粒子とMHD波動との相互作用とその物理課題」に関する特定領域研究ワークショップ
    • Place of Presentation
      長野県小諸市
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 球状トカマク装置LATEにおける外部共鳴摂動磁場印加実験のためのAXUV分布計測2009

    • Author(s)
      渡辺文武
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第26回年会
    • Place of Presentation
      京都府京都市
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Characteristics of edge MHD modes and ELM activities observed in LHD plasmas2009

    • Author(s)
      渡辺文武
    • Organizer
      17th International Stellarator/Heliotron Workshop
    • Place of Presentation
      Princeton, New Jersey, USA
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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