トーラスプラズマ合体を用いた駆動型磁気リコネクションの実験的検証

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044128
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 桂井 誠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70011103)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): パンフリー ニール プリンストン大学, プラズマ物理研究所, 研究員 ; フォンゲラー シュバイク プリンストン大学, プラズマ物理研究所, 主任研究員 ; ヤマダ マサアキ プリンストン大学, プラズマ物理研究所, 主任研究員 ; カールステット ラッセル プリンストン大学, 天文学科, 教授 ; 板垣 敏文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60242012) ; 小野 靖 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30214191)
• Keywords: 磁気リコネクション / スフェロマック / 逆転磁場配位

Research Abstract

平成8年度の日本側TS-3実験の大きな成果は、軌道に乗ったトカマク合体運転を用いて実現した3成分磁気リコネクションの電流シートの異常抵抗機構が、磁化、あるいは非磁化状態のイオンによって決定されることを解明したことである。基盤研究(c)の研究計画に従い、分解能を1cmまで高めた磁気計測とイオン温度計測を駆使してX点領域の電流シートの電流分布やイオンラ-マ半径を詳細に計測した。その結果、電流シート幅が圧縮されてイオンのラ-マ半径を下回ると、電流シートの抵抗が急増し、さらにイオンも異常加熱される現象が明らかになった。これにより、イオンラ-マ半径を低下させるXラインに平行な磁場の印加による磁気リコネクション速度の低下(3成分磁気リコネクション効果)や、外部駆動力による電流シート幅の圧縮による同速度の向上(駆動型磁気リコネクション効果)が統一的に説明できた。米国側からも日本へ山田らを招へいして、TS-3実験と理論、計算機シミュレーションの対応について検討を行ない、それらが良く一致することを明らかにした。一方、、米国側MRX実験は、日本側から桂井、小野らを派遣して合体実験のソフトウエアやノウハウを移転したことによって、運転を本格化することができた。TS-3実験とは異なるスフェレータ運転により磁気リコネクションの3成分磁気リコネクション効果を磁気計測主体に検証した。その結果、Xライン磁場の有無によってOポイントやYポイントがそれぞれ生成され易くなることが判明した。以上の成果は、IAEA国際会議や1996年米国物理学会プラズマ物理部門の招待講演などを通じて公表した他、Physics of Plasmas誌の招待論文への掲載が決定している。

Research Products

• [Publications] Y.Ono et al.: "Ion Acceleration and Direct Ion Heating in Three-Component Magnetic Reconnection" Physical Review Letters. 76. 3328-3331 (1996)
• [Publications] Y.Ono et al.: "Experimental InvesTigation of Three-Component Magnetic Reconnection by Use of Merging Spheromaks and Tokamaks" Phyics of Plasmas. (掲載予定).
• [Publications] Y.Ono M.Katsuai et al.: "Experimental Observation of Direct Ion Heating/ Acceleration During Merging Formation of FRC" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1996. (掲載予定).
• [Publications] A.Morita,Y.Ono,M.Katsurai et al.: "Experimental Investigation of Tilt Stabilizing Effect of External Toroidal Field in Low Aspect Ratio Tokamak" Physics of Plasmas.
• [Publications] 小野.桂井 et al.: "低アスペクト比トカマクの平衡計算と近似モデルについての検討" 電気学会論文誌A. 116-A-2. 83-96 (1996)