DCおよびRFによるプラズマ回転の誘起と径方向閉じ込めの改善

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452421
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 八坂 保能 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30109037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保 寔 京都大学, 工学研究科, 助手 (80089127)
• Keywords: タンデムミラー / ICRF波 / 静電バイアス / 径方向閉じ込め / 回転のシア / 非線形機構

Research Abstract

本研究は、DC電場の印加、およびICRF波入射により、プラズマ回転を局所的に誘起させて不安定性を制御し、径方向閉じ込めを改善することが目的である。HIEIにおいて、2種イオンプラズマに対し1.5MHzRFを強磁場側から入射することにより、m=+1モードの遅波の直接励起によるイオン加熱とm=-1モードの速波から遅波へのモード変換によるイオン加熱が同時に起こることがわかった。密度5×10^<12>cm^<-3>において、得られた温度の最大値は約200eVで、β値は4.5%である。一方、HIEIの両端に位置するエンドプレートに正の静電バイアスを印加することにより、周辺部でのドリフト波比不安定性揺動が抑制され、中央部での密度および反磁性量が上昇することが観測された。このとき、バイアス電圧を徐々に上昇/下降させることにより、プラズマパラメータの変化に履歴現象が観測され、エンドプレートバイアス印加による閉じ込め改善現象が、非線形な現象であることがわかった。また、エンドプレートバイアス印加による揺動の抑制は、径方向電場およびプラズマ回転のシアによる安定化によるものである。1.5MHzRF入射によるイオン加熱とエンドプレートバイアス印加の重畳を行った結果、密度が1.2×10^<13>cm^<-3>、β値4.7%のプラズマが得られ、加熱プラズマへのエンドプレートバイアスの効果が確認された。
密度〜1×10^<13>cm^<-3>のHeプラズマにおいて、非共鳴のICRF波を入射することにより、周辺部でのコヒーレントな揺動が抑制され、径方向閉じ込めが改善されることがわかった。この時、周辺部において、-θ方向の回転の誘起が観測された。この回転は、浮動電位から見積もられる径方向電場によるE×B回転で説明できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Y. Yasaka: "Selective Ion and Electron Heating and Potential Formation Using Mode Conversions of ICRF Waves in HIEI" Nucl. Fusion. 34. 1263-1269 (1994)
• [Publications] Y. Yasaka: "High Density Central Cell Plasma Production and Ion Heating by Helicon Wave Damping and Its Mode Conversion into Slow Alfven Wave" Nucl. Fusion. 35. 75-85 (1995)
• [Publications] Y. Yasaka: "Mode Conversion of Fast Magnetosonic Waves and Minority Ion Heating in a Longitudinally Inhomogeneous Magnetic Field" Phys. Plasmas. 1. 3896-3904 (1994)
• [Publications] Y. Yasaka: "Bifurcated Transition of Radial Transport in the HIEI Tandem Mirror" Phys. Plasmas. 2. 3249-3251 (1995)
• [Publications] Y. Yasaka: "Effects of Radial Transport on Potential Formation and Mode Transition in a Tandem Mirror" J. Phys. Soc. Jpn.64. 3610-3613 (1995)