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中性粒子ビーム加熱と磁気リコネクション加熱を駆使した超高ベータ配位の安定維持

Research Project

Project/Area Number 11J02462
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

伊井 亨  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords球状トカマク / 磁場反転配位 / 磁気リコネクション / 中性粒子ビーム入射 / プラズマ合体 / バルーニングモード / 高ベータプラズマ / プラズマ / 核融合
Research Abstract

昨年度までにTS-4装置において極限的ベータ値を持つ磁場反転配位(FRC)を、異極性合体の磁気リコネクションによるイオン加熱および中性粒子ビーム入射による電子加熱と安定化効果を利用して、生成することに成功した。今年度はその大型FRCに外部からトロイダル磁場を急速に印加することにより、FRCに比べて良好な閉じ込め性能を持つ球状トカマク(ST)の立ち上げを行った。その高い圧力勾配と低い磁気シアを持つSTはFRC由来の反磁性なトロイダル磁場分布を持ち、トロイダルベータ値が50%を超える超高ベータ状態が約50μsの間維持された。また反磁性なトロイダル磁場分布を持つ高ベータなSTが絶対極小磁場分布を有していることを見出した。外部トロイダル磁場の印加中において安全係数qが低いことがグローバルな不安定性に対して問題となるが、高速コンデンサバンクを使用することによって、不安定モードの成長時間よりも十分に短い立ち上げを実現し、低次トロイダルモードの成長が抑制されていることを実験的に確認した。圧力駆動型不安定性の解析によると、立ち上げ中の高ベータSTは磁気軸付近のqが1を下回る磁気面の領域で部分的に理想バルーニングモードに対して不安定であることを示した。さらにそれに起因すると考えられる空間的にコヒーレントな磁場揺動が観測された。またその強度は合体生成後から外部トロイダル磁場を立ち上げていくに連れて段々小さくなっていくことを観測した。一方、スフェロマックから形成した比較的低ベータなSTではそのような磁場揺動が観測されなかった。以上、高ベータなFRCからSTの立ち上げ過程において、全ての磁気面においてバルーニング安定となるような平衡状態へ緩和していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Stability and confinement improvement of an oblate field-reversed config uration by using neutral beam injection2013

    • Author(s)
      T. Ii, M. Inomoto, K. Gi, T. Umezawa, T. Ito, K. Kadowaki, Y. Kaminou, Y. Ono
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: 53

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spontaneous three-dimensional magnetic reconnection in merging toroidal plasma experiment2013

    • Author(s)
      Toru Ii and Yasushi Ono
    • Journal Title

      PHYSICS OF PLASMAS

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 12106-12106

    • DOI

      10.1063/1.4774403

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a low-energy and high-current pulsed neutral beam injectoi with a washer-gun plasma source for high-beta plasma experiments2012

    • Author(s)
      Toru Ii, et al.
    • Journal Title

      REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS

      Volume: 83 Issue: 8 Pages: 083504-083509

    • DOI

      10.1063/1.4744960

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 実験室プラズマにおけるガイド磁場がホール磁気リコネクションへ与える影響の観察2013

    • Author(s)
      伊井亨
    • Organizer
      第17回ひので―実験室研究会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2013-06-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous three-dimensional magnetic reconnection in merging toroid al plasma experiment2013

    • Author(s)
      T. Ii, M. Inomoto, Y. Ono
    • Organizer
      12^<th> International Workshop on the Interrelations hip between Plasma Experiments in the Laborato ry and in Space (IPELS)
    • Place of Presentation
      白馬東急ホテル(長野県白馬村)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] NBIによるTS-4 FRCプラズマの安定性と閉じ込めの改善2012

    • Author(s)
      伊井亨
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      クローバープラザ(福岡県)
    • Year and Date
      2012-11-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous Three-Dimensional Magnetic Reconnection in TS-4 Merging Experiment2012

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      22nd International Toki Conference
    • Place of Presentation
      Ceratopia Toki, Gifu
    • Year and Date
      2012-11-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvements in FRC Stability and Confinement by Neutral Beam Injection in the TS-4 Device2012

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      54th Annual Meeting of the APS DPP
    • Place of Presentation
      Providence, RI, USA
    • Year and Date
      2012-10-31
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Stability and Confinement Improvement of Oblate Field-Reversed Configuration by Neutra1 Beam Injection2012

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      24th IAEA Fusion Energy Conference
    • Place of Presentation
      San Diegu, CA, USA
    • Year and Date
      2012-10-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] lmprovements in Oblate FRC Stability and Confinement by NBI in TS-42012

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      CT2012 - 2012 US-Japan Workshop
    • Place of Presentation
      Newport Beach, CA, USA
    • Year and Date
      2012-09-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] TS-4 FRCへのNB入射2011

    • Author(s)
      伊井亨
    • Organizer
      平成23年度核融合科学研究所一般共同研究「高ベータプラズマにおける自発的フローと三次元構造の形成」研究会
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市核融合科学研究所
    • Year and Date
      2011-12-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁場反転配位への中性粒子ビーム入射2011

    • Author(s)
      伊井亨
    • Organizer
      Plasma Conference 2011
    • Place of Presentation
      石川県金沢市石川県立音楽堂
    • Year and Date
      2011-11-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Oblate Field-Reversed Configuration Experiments with Neutral Beam Injection2011

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      53^<rd> Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Salt Lake City, UT, USA
    • Year and Date
      2011-11-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Merging Formation of Oblate Field-Reversed Configurations with the Assistance of Neutral Beam Injection2011

    • Author(s)
      Toru Ii
    • Organizer
      Innovative Confinement Concepts and US-Japan Compact Torus Plasma Workshop
    • Place of Presentation
      Seattle, WA, USA
    • Year and Date
      2011-08-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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