ゼロ回転変換面を有するヘリカル磁場配位によるMHD安定性と閉じ込め特性の改善

Research Project

Project/Area Number	16656287
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Nuclear fusion studies
Research Institution	National Institute for Fusion Science
Principal Investigator	東井和夫核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20093057)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡辺清政核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (00249963) 菅野龍太郎核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (30270490) 三浦英昭核融合科学研究所, 理論シミュレーション研究センター, 助教授 (40280599)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2005: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords	プラズマ核融合 / 回転変換 / 軸対称磁気島 / 電流ホール / NBI電流駆動 / 回転変換制御 / 速度シア / MHD平衡 / MHD安定性 / 電流駆動 / 閉じ込め改善
Research Abstract	ヘリカル装置において、ヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にプラズマ電流を誘起して、中心部にゼロあるいは負の回転変換を有する磁場配位の実現を目指す。このような配位のプラズマコア部では、回転変換の低減により大きなShafranovシフトが誘起されプラズマコア部に深い磁気井戸の形成が期待されるとともに周辺部に非常に大きな磁気シアが実現できる。このような好ましい特徴を有する磁場配位のMHD安定性と閉じ込め特性への影響を調べた。 LHDにおいては、磁気軸位置R_<ax>=3.75mの配位でトロイダル磁場Bt〜0.8-1.5Tにおいてヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にNBI駆動電流を流し、プラズマ中心部にゼロあるいは負の回転変換領域が形成されるか、動的シュタルク効果(MSE)測定やMHDモード分布測定により確認をめざした。放電パルスが3秒程度で磁場拡散時間の2-3倍程度でしかもプラズマ電流が増大し続け、十手以上に達するまでには至らなかった。このためMSE計測の結果は、回転変換がプラズマ周辺部が主として減少し、中心部ではむしろ若干増加していることを示唆した。有効に中心部の回転変換を低下させるため、トロイダル磁場を1T以下とし電子温度を低下させ電流の内部への拡散を促進させ、かつcounter電流を相対的に増加させるため\|Ip\|/Btをできるだけ大きく(たとえば、150kA/Tより大きく)なるように今後の実験を進める必要がある。このような大きな逆方向電流を有するプラズマでは、モード数がm=0/n=0で1kHz以下の低周波揺動が観測された。また、トロイダルモード数がn=0のグローバルアルヴェン固有モード的振動が多数観測された。また、100kHzにいたるまで10数高調波を伴うMHD揺動も観測された。