多チャンネル高速イオン温度測定装置の開発によるイオン系摂動輸送研究

• Project/Area Number: 17686078
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 坂本 宜照 Japan Atomic Energy Agency, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (30354583)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000); Fiscal Year 2007: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2006: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2005: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
• Keywords: 摂動輸送 / イオン温度 / プラズマ・核融合 / トカマク / 荷電交換分光計測 / 高速CCDカメラ / 運動量輸送 / プラズマ回転速度

Research Abstract

本年度は、昨年度までに完成させたイオン温度やプラズマ回転速度を高時間・高空間分解かつ高精度で測定できる多チャンネル高速イオン温度測定装置を用いて、JT-60の種々のプラズマに対してイオン系摂動輸送実験を実施した。本測定装置の開発によって、これまでほとんど行われていなかったイオン系の摂動輸送研究が可能となった。研究は研究実施計画に従って順調に進展したが、当初予定していたアイスペレットによる外部摂動印加実験は、ペレット入射装置の運転がなかったために実施できなかった。
イオン系への外部印加型の摂動源として中性粒子ビーム、電子サイクロトロン波を変調入射する実験を実施した。その結果、中性粒子ビームを摂動源とした場合にプラズマ回転速度への変調成分の観測に成功し、摂動輸送解析によって輸送行列の非対角項に対応するピンチ項の存在を明らかにした。一方、電子サイクロトロン波入射の場合にはイオン系への有意な変調成分が観測されなかったことから、イオン系輸送と電子系輸送の相互作用が小さいことを明らかにした。
また、内部誘起型の摂動源としてプラズマ周辺部に局在する崩壊現象を対象に測定を実施したが、本装置では崩壊現象に伴う背景光の変化を十分に除去できず、摂動に対する応答データを取得できなかった。一方で、本装置によって内部輸送障壁を有する負磁気シアプラズマの測定を実施したところ、従来の装置では観測できなかったイオン系内部輸送障壁の遷移現象を観測した。そこで、内部輸送障壁における遷移現象を内部誘起型の摂動源としてデータ解析を実施した。その結果、イオン温度勾配と電流分布の強い相互関係を定量的に示すとともに、両者の関係にヒステリシスが存在することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Role of pressure gradient on intrinsic toroidal rotation in tokamak plasmas (2008)
  • Author(s): M. Yoshida
  • Journal Title: Physical Review Letters 100 Pages: 105002-105002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controllability of large bootstrap current fraction in JT-60U (2007)
  • Author(s): Y. Sakamoto
  • Journal Title: Nuclear Fusion 47 Pages: 1506-1511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sustainement of self-regulating plasmas with a large bootstrap current fraction in JT-60U (2007)
  • Author(s): Y. Sakamoto
  • Journal Title: Proceedings of 5th IAEA Technical Meeting on Staedy State Operations of Magnetic Fusion Devices
• [Journal Article] 高閉じ込めプラズマの制御 (2007)
  • Author(s): 坂本宜照
  • Journal Title: Journal of Plasma and Fusion Research 83 Pages: 439-445
• [Journal Article] Studies on impact of electron cyclotron wave injection on the internal transport barriers in JT-60U weak shear plasmas (2007)
  • Author(s): S. Ide
  • Journal Title: Nuclear Fusion 47 Pages: 1499-1505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] モジュレーション荷電交換分光計測による内部輸送障壁構造 (2007)
  • Author(s): 坂本宜照
  • Journal Title: 日本物理学会講演概要集 62巻1号 Pages: 231-231
• [Journal Article] Identification of a Low Plasma-Rotation Threshold for Stabilization of the Resistive-Wall Mode (2007)
  • Author(s): M.Takechi
  • Journal Title: Physical Review Letters 98 Pages: 55002-55002
• [Journal Article] Response of toroidal rotation velocity to electron cyclotron wave injection in JT-60U (2006)
  • Author(s): Y.Sakamoto
  • Journal Title: Plasma Physics and Controlled Fusion 48
• [Journal Article] Controllability of Large Bootstrap Current Fraction Plasmas in JT-60U (2006)
  • Author(s): Y.Sakamoto
  • Journal Title: Proceedings of 21th IAEA Fusion Energy Conference (Chengdu, China) (CD-ROM)
• [Journal Article] Dynamic Transport study of the plasmas with transport improvement in LHD and JT-60U (2006)
  • Author(s): K.Ida
  • Journal Title: Proceedings of 21th IAEA Fusion Energy Conference (Chengdu, China) (CD-ROM)
• [Journal Article] 高時間分解イオン温度計測によるプラズマダイナミックスの研究 (2006)
  • Author(s): 坂本宜照
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会 第23回年会予稿集 Pages: 15-15
• [Journal Article] JT-60における高速荷電交換分光装置の開発と輸送障壁でのイオン温度・プラズマ回転の振る舞い (2006)
  • Author(s): 坂本宜照
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会 第23回年会予稿集 Pages: 247-247
• [Journal Article] Studies on impact of electron cyclotron wave injection on the internal transport barriers on JT-60U (2006)
  • Author(s): S.Ide
  • Journal Title: Proceedings of 21th IAEA Fusion Energy Conference (Chengdu, China) (CD-ROM)
• [Journal Article] Response of toroidal rotation velocity to electron cyclotron wave injection in JT-60U (2006)
  • Author(s): Y.Sakamoto
  • Journal Title: Plasma Physics and Controlled Fusion (発行予定)
• [Journal Article] JT-60UにおけるEC入射によるトロイダル回転速度の応答 (2005)
  • Author(s): 坂本宜照
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会第22回年会予稿集 Pages: 119-119