逆転磁場ピンチからトカマクプラズマまでのトロイダル電流システムの比較研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06044056
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井上 信幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60023719)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ANTONI V. バドバ大学, 欧州原子力共同体, 主任研究員 ; BRUNSELL P. アルフベン研究所, 主任研究員 ; DRAKE J.R. アルフベン研究所, 主任研究員 ; 小野 靖 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30214191) ; 桂井 誠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70011103) ; 遠山 濶志 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50023718) ; 森川 惇二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70192375) ; 吉田 善章 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80182765) ; 小川 雄一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90144170)
• Keywords: 逆転磁場プラズマ / 極低qプラズマ / トカマクプラズマ / イオン異常加熱 / ダイナモ効果 / プラズマ異常抵抗 / 磁場揺動 / 大電流トロイダルプラズマ

Research Abstract

逆転磁場ピンチ(RFP)と極低q(ULQ)プラズマは,共に大電流のトロイダルシステムであり,ダイナモ効果によりその閉じ込め磁場配位が形成されるなど,その物理現象に於いて,共通する点が多い.特に磁場揺動が大きい両閉じ込め配位においては,その散逸過程においてイオン異常加熱が観測されている.
東京大学のREPUTE-1装置では,プラズマ中の不純物イオンから放出される線スペクトルのドップラー広がりを分光測定する事により,数百eVのイオン加熱を観測している.ULQプラズマでは,プラズマ自身の自己組織化によるMHD緩和現象が起こり,その際,大きな磁場揺動を伴っていると同時に,イオン異常加熱が強く引き起こされている.従って,磁場揺動を介してのイオン異常加熱であると推定されるので,transit time magnetic pumping(TTMP)等の物理機構が介在していると考えられる.TTMPによりイオンが加熱される場合,イオンはまず磁力線に垂直方向のエネルギーが増加した後,平行方向へのエネルギーへと衝突緩和する.このプロセスを実験的に検証するためには,磁力線に垂直・平行の両方向のイオン温度成分を同時測定する必要がある.
東京大学のREPUTE-1装置に2台の分光器を導入し,イオン温度の2成分同時測定を行った結果,垂直方向の温度が,平行方向より高い事が確認された.次に,スウェーデンのアルフヴェン研究所にあるEXTRAP-II装置で,イオン異常加熱の物理機構検証実験を行うべく準備した.2台の分光器はアルフヴェン研究所で手配し,ドップラー広がりした分光シグナルを検出するための多チャンネルの光電子増倍管とその信号処理システムを東京大学側で用意し,EXTRAP-II装置に持ち込んだ.2台の分光器によるイオン温度測定の実験は順調に進み,イオン温度として数百eVにまで異常加熱されている事が確認できた.ただしイオン温度の非等方性の定量化に関しては,より詳細なデータ解析が必要である.

Research Products

• [Publications] S.Kido et al.: "Anomalous impedance caused by a self-organized current density profile" Comments on Plasma Physics and Controlled Fusion. 16. 167-186 (1995)
• [Publications] Z.Yoshida and T.Uchida: "Plasma production using energetic meandering electrons" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 4213-4216 (1995)
• [Publications] S.Takeji et al.: "Magnetic fluctuations in the range of ion cyclotron frequency in ULQ and RFP plasmas" Plasma Physics and Controlled Fusion. 27. 1438-1448 (1995)
• [Publications] Z.Yoshida: "Beltrami functions : a Paradigm of streamline chaos" Current Topics in Physics of Fluids. 1. 155-178 (1995)
• [Publications] Z.Yoshida and S.M.Mahajan: "Perturbation theory for the Alfven wave" International Journal of Modern Physics B. 9. 2857-2898 (1995)
• [Publications] 吉田善章: "集団現象の数理" 岩波書店, 303 (1995)