Study of resonant magnetic perturbation penetration induced by external coil in torus magnetized plasmas
| Project/Area Number |
23K25856
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| Project/Area Number (Other) |
23H01159 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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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 |
渡辺 清政 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (00249963)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
岡本 征晃 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (60508290)
武村 勇輝 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (60705606)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 共鳴摂動磁場 / 磁気島 / 環状磁場プラズマ / 外部共鳴摂動磁場 / プラズマ応答 |
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| Outline of Research at the Start |
小型トカマク装置Hybtok-II(名古屋大学)を使って、外部共鳴摂動磁場のプラズマ中の伝搬特性を計測し、外部摂動磁場が入れ子状の環状磁気面に閉じ込められたプラズマ中の伝搬特性がプラズマの抵抗値やプラズマと外部摂動磁場の回転周波数の差により変化する様子を調べ、既に提唱されている理論モデルの妥当性の検証や改良を行う。その際、プラズマ中の摂動磁場強度、位相遅れの測定精度を向上させるため、アンサンブル平均数の増加させ高相関の摂動磁場分布を取得する。このため、磁場配位とプラズマ密度のフィードバック制御システムを構築し、再現性の高い放電実験を遂行する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
「核融合実験装置で、MHD不安定性によるプラズマ性能劣化を外部コイルで生成した摂動磁場により抑制する制御機構の解明や制御有効性の予測精度向上のため、外部コイルにより生成したヘリカル状の摂動磁場(外部共鳴摂動磁場)が、入れ子状の環状磁気面に閉じ込められたプラズマ中を、どのように伝搬するのかを解明すること」を目的として、小型トカマク装置Hybtok-II(名古屋大学)において、磁場配位とプラズマ密度のフィードバック制御システムを構築の上、再現性の高い放電実験を遂行し、アンサンブル平均数を増加させることにより高相関の外部摂動磁場分布を取得する準備を進めている。
今年度は、磁気軸位置の制御のための垂直磁場コイル電流の実時間制御用のfpga制御機器・アナログデジタル変換器とプラズマ密度制御のための外部入力値追随型ガス導入バルブ駆動電圧制御用の電源の購入とそのセットアップを行った。また、プログラム言語Labviewの習得とLabviewを用いた垂直位置制御プログラミングの構築を行い、シミュレータ環境における動作確認を行った。並行して、過去の実験データから実験条件の類似した放電を抽出し、類似実験データ数と相関係数の関係に解析を進めた。Hybtok-IIの典型的な運転条件では、類似放電が2-3ショットでは、規格化したプラズマ小半径位置が0.7以下の領域では、多くの場合、相関係数が0.7を下回ることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に必要な機器の購入、セットアップを行い、プログラムの作成等も概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 実時間磁気軸位置制御システムのHybtok-II運転への適用を通じた、制御プログラムのPID制御パラメータの最適化。
(2) トリプルプローブを使った電子密度実時間制御用、密度計測システムの構築と実時間密度計測用fpga制御プログラムの構築と密度制御システムのHybtok-II運転への適用を通じた、制御プログラムのPID制御パラメータの最適化。
(3) ミリ波反射計を使った電子密度実時間制御用、密度計測システムの構築とその密度実時間制御制御システムへの提供とトリプルプローブを使ったシステムとの性能比較。
(4) 再現性の高い放電実験の遂行とアンサンブル平均数の増加による高相関の外部摂動磁場分布の取得と共鳴面での外部摂動磁場の各種プラズマパラメータ依存性データの収集。
(5) (4)で得られた実験データに基づく実験則の構築と既存理論予測モデルの検証。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
