磁気軸移動による超高エネルギ-粒子の閉じ込めに関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01580010
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 図子 秀樹 京都大学, ヘリオトロン核融合研究センター, 助教授 (20127096)
• Keywords: 高速中性粒子 / 捕捉粒子 / 磁気軸移動

Research Abstract

ヘリオトロン型閉じ込め装置における高速イオンの軌道損失の改善を目的として磁気軸シフトの効果を調べ、その結果を数値解析した。
高速イオン(エネルギ-20ー23KeV)は、短パルス(20ms)の中性粒子入射装置NBIより生成され、ほぼ磁力線に垂直な速度成分を持つ粒子として振舞う。ト-ラス装置の上部にとりつけた中性粒子エネルギ-分析器をポロイダル断面内で駆動する事により、高速イオンの閉じ込められる空間構造を調べる.一方赤道面内水平にとりつけた分析器を用いてNBIパルスオフ後の粒子束の減衰を測定した。この二通りの測定により以下の事実が判明した。
1.高速中性粒子束の空間分布はト-ラス内側に3〜5cm傾っている。
2.このシフト量は、磁気面の変形や磁気軸の移動によらずほぼ一定である。
3.最外殻磁気面の外側に周回する高速粒子の存在を確認できた。
4.パルスオフ後の減衰時間は、磁気軸シフトと相関があり少し内側にシフトした場合が最も長い.
以上の結果をヘリカル系の軌道理論及びフォッカ-プランク方程式の非定常解と比較した。実験で観測された内側へのずれは次の様に理解できる。磁力線に垂直な速度をも持つ捕捉粒子は磁気線に沿って磁場の極小値を通りながらト-ラスを周回する粒子軌道面を形成するがその中心はト-ラス効果によりトロイダル及びヘリカルリップルの比だけずれる。この値はヘリオトロンEでは3〜4cmであり極めて良い一致を示す。又フォッカ-プランク方程式の解により減衰過程をよく再現でき、速度空間の損失を考えると、内側への磁気軸シフトで最も閉じ込めが良い事を説明できる。

Research Products

• [Publications] 図子 秀樹: "Heliotron E Experiments" IEA Workshop on NEXT GENERATION EXPERIMENTS. III-3 (1989)
• [Publications] 佐野 史道: "Status of the Heliotron E Experiment" IEA Workshop on Stellarators. I-1 (1990)