プラズマ乱流がマイクロ波伝播に及ぼす影響の実験的解明
| Project/Area Number |
19K14688
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
矢内 亮馬 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (40824743)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | マイクロ波 / ECH / プラズマ乱流 / 磁場閉じ込めプラズマ / 電子サイクロトロン共鳴加熱 |
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| Outline of Research at the Start |
プラズマ中でのマイクロ波の伝播はプラズマのパラメータによって変化する屈折率に影響を受けるが、乱流のような時間的・空間的に不規則なパラメータ変化が存在すると、マイクロ波は一定方向には散乱されず、広がりをもって伝播してしまう。その結果ビーム形状の変化、プラズマのビーム吸収などに影響が生じる。本研究では乱流下におけるマイクロ波散乱をビームの広がりとして実験的に計測し、乱流中でのマイクロ波伝播の物理解明・モデル構築に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘリカル型核融合プラズマ実験装置である大型ヘリカル装置（LHD）を対象として、乱流によって生じる密度揺動がプラズマ中を伝播するマイクロ波に与える影響を解明するために研究を実施した。初めは実験によりプラズマ中を伝播するマイクロ波への影響を解明するために、熱電対を真空容器内の保護タイルに取り付け、パワー分布の測定を試みようと機器の整備を進めたが、計測に十分な性能を得るのが難しかった。また、プラズマ実験により、電子サイクロトロン共鳴加熱（ECH）による温度変化からビーム幅の変化を求めようとしたが、既存のプラズマ計測器のみで観測するのは困難だと判断した。そこでLHDのプラズマパラメータを元にして、LHDのプラズマ中で位相コントラストイメージングにより計測されたイオンスケール乱流による密度揺動を取り入れた、コールドプラズマモデルの電磁界シミュレーションを実施し、LHDのECHに用いられている77 GHzのマイクロ波への密度揺動による影響を検討した。電磁界シミュレーションにより、LHDで計測された密度揺動は背景プラズマ密度の1%以下と小さく、今回の解析対象とした周波数のマイクロ波への影響は限定的であることがわかった。一方で、密度揺動レベルを実験値より高く設定したシミュレーションを実施すると、より高いレベルの密度揺動の存在下では、77 GHzのマイクロ波が散乱され、プラズマ中を伝播するガウシアンビームのプロファイルが影響を受けることが確認された。
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Report
(5 results)
Research Products
(5 results)
