磁場閉じ込めプラズマにおける自発的閉じ込め改善現象に与える磁場の三次元効果の解明

• Project/Area Number: 15J09177
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 釼持 尚輝 京都大学, エネルギー理工学研究所, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: プラズマ / ヘリオトロンJ / 電子内部輸送障壁 / 熱輸送 / 核融合

Outline of Annual Research Achievements

【研究の背景・目的】
高い温度とエネルギー閉じ込めの改善を伴う高性能プラズマの実現に輸送障壁の形成は必須となっている。近年、トーラス磁場閉じ込めプラズマにおいて三次元磁場構造形成の重要性が認知されており、今後この三次元構造が閉じ込め改善度やその遷移機構へ如何に影響を与えるか理解していくことは、将来の先進的核融合炉開発に不可欠である。本研究では、ヘリオトロンJプラズマの電子温度・密度分布計測を基に電子内部輸送障壁の形成機構に与える磁場構造の影響を実験的に明らかにすることを目的として研究を進めた。
【研究内容】
ヘリオトロンJにおけるプラズマの分布計測を基に、電子内部輸送障壁（eITB）の形成機構に与える磁場構造の影響を実験的に調査した。本研究により以下の５点が明らかになった。(1)ヘリオトロンJにおいてeITBの形成を初めて観測した。(2)熱輸送解析からeITB内部で輸送が改善されていることを明らかにした。(3)磁場の非軸対称成分（バンピネス成分）の違いによりeITBの幅・電子温度が変化する。(4)有理面の存在がeITBフットの位置決定に寄与している可能性がある。(5)有理面が存在することでeITBが形成されやすくなっている可能性がある。
【本研究の意義・重要性】
本研究の結果は、磁場配位制御によりeITB形状を変えることで、中心領域のプラズマ性能向上の可能性を示唆しており、高性能プラズマの生成手法に新たな知見を与えるものである。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] First observation of an electron internal transport barrier in Heliotron J (2015)
  • Author(s): N.Kenmochi, T. Minami, C. Takahashi, S. Tei, K. Nishioka, T. Mizuuchi, S. Kobayashi, K. Nagasaki, Y. Nakamura, H. Okada, S. Kado, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, G. M. Weir, Y. Otani, F. Sano
  • Journal Title: proceedings of 42nd EPS Conference on Plasma Physics Volume: 1
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ヘリオトロンJにおける電子内部輸送障壁の形成機構に与える磁場配位の影響 (2016)
  • Author(s): 釼持尚輝, 南 貴司, 高橋千尋, 望月聡一郎, 小林進二, 長崎百伸, 中村祐司, 岡田浩之, 門 信一郎, 山本 聡, 大島慎介, 木島滋, G. M. Weir, 西岡賢二, 大谷芳明, X. Lu, 水内 亨
  • Organizer: 日本物理学会2016年年次大会
  • Place of Presentation: 宮城、東北学院大学泉キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] ヘリオトロン J における電子内部輸送障壁の形成機構に与える有理面の影響 (2015)
  • Author(s): 釼持尚輝、南貴司、高橋千尋、小林進二、長崎百伸、中村祐司、岡田浩之、門 信一郎、山本聡、大島慎介、木島滋、G. M. Weir、西岡賢二、大谷芳明、X. Lu、水内亨
  • Organizer: 核融合科学研究所共同研究研究会
  • Place of Presentation: 岐阜、核融合科学研究所
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ヘリオトロン J における電子内部輸送障壁形成時の熱輸送特性 (2015)
  • Author(s): 釼持尚輝、南貴司、高橋千尋、小林進二、長崎百伸、中村祐司、岡田浩之、門 信一郎、山本聡、大島慎介、木島滋、G. M. Weir、西岡賢二、大谷芳明、X. Lu、水内亨
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] ヘリオトロン J における電子内部輸送障壁の特性 (2015)
  • Author(s): 釼持尚輝、南貴司、高橋千尋、小林進二、長崎百伸、中村祐司、岡田浩之、門 信一郎、山本聡、大島慎介、木島滋、G. M. Weir、西岡賢二、大谷芳明、X. Lu、水内亨
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪、関西大学千里山キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 3D magnetic field effect on electron internal transport barrier in Heliotron J (2015)
  • Author(s): T.Minami, N.Kenmochi, C.Takahashi, S.Kobayashi, Y.Nakamura, H.Okada, S.Kado, S.Yamamoto, S.Ohshima, S.Konoshima, G.Weir, Y.Otani, T.Mizuuchi, K.Nagasaki, F.Sano
  • Organizer: 20th International Stellarator-Heliotron Workshop (ISHW)
  • Place of Presentation: Germany, Greifswald
  • Year and Date: 2015-08-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] First observation of an electron internal transport barrier in Heliotron J (2015)
  • Author(s): N.Kenmochi, T. Minami, C. Takahashi, S. Tei, K. Nishioka, T. Mizuuchi, S. Kobayashi, K. Nagasaki, Y. Nakamura, H. Okada, S. Kado, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, G. M. Weir, Y. Otani, F. Sano
  • Organizer: 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • Place of Presentation: Portugal, Lisbon
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison of electron internal transport barrier formation between CHS and Heliotron J (2015)
  • Author(s): T.Minami, N.Kenmochi, C.Takahashi, S.Kobayashi, Y.Nakamura, H.Okada, S.Kado, S.Yamamoto, S.Ohshima, S.Konoshima, G.Weir,Y.Otani, T.Mizuuch, K.Nagasaki, F.Sano
  • Organizer: 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • Place of Presentation: Portugal, Lisbon
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Int'l Joint Research