開放端磁場における電子サイクロトロン共鳴加熱による捕捉電子の生成

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07780410
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 立松 芳典 筑波大学, 物理学系, 助手 (50261756)
• Keywords: 開放端磁場 / 電子サイクロトロン共鳴加熱 / 電位 / 捕捉電子 / サーマルダイク / 熱流制御

Research Abstract

開放端磁場に沿った熱流制御として、サーマルダイクを検討した。エンドプレートからでた2次電子に電子サイクロトン共鳴加熱(ECRH)を行うことで、2次電子がプラズマ閉じこめ領域に入るのを抑制し、高温電子との粒子交換を抑え、熱流損失を軽減する。しかし、エンドプレートの負電位により跳ね返された高温電子もECRHを受けると、熱流損失の軽減が予想通りにはいかなくなる。このため、高温電子加熱について詳細な研究を行った。
電位モデルとECRH応答関数を用いて、開放端磁場に沿って逃げる高温電子が、エンドプレートの負電位により反射されたのちECRHを受けると、その8割が端部において磁場と電位中に捕捉される捕捉電子になることを示した。捕捉電子は多重加熱を受け、その半分はエンドプレートに達する。その結果、現在の実験状況では、エンドプレートでみた熱流はサーマルダイクによりわずかに増加する。
電位モデルによると、捕捉電子量が増えると、端部の途中の電位は降下する。実験面では、静電プローブを用いて、サーマルダイクをおこなった時の端部の電位の変化を観測した。また、熱電対と赤外線カメラを用いて、エンドプレートの温度上昇を観測した。その結果、サーマルダイクにより、エンドプレート前面1mの電位が降下した。エンドプレートの温度上昇は、サーマルダイクがない場合と顕著な差は見られなかった。熱流制御の他の方法であるメッシュバイアスでは、明らかに温度上昇が減っている結果が得られている。これらの実験結果は、上で示したサーマルダイクの高温電子加熱による捕捉電子生成の結果と考えて矛盾はない。
高温電子加熱を抑えるには、加熱共鳴点のドップラーシフトを利用し、磁場の形状を変えることで達成できる。

Research Products

• [Publications] Y. Tatematsu et al.: "Control of Plasma Transport by Active Tailoring of Potential Profile along Open Mognetic Fields" Jaurnal of Nuclear Materials. 220-222. 575-579 (1995)
• [Publications] T. Saito et al.: "Suppression of Secondary Elections from on Endplate of a Tanden Mirror by Use of a Biasod Mesh" Physics of Plasmas. 2. 352-354 (1995)
• [Publications] Y. Kinamoto et al.: "Detection of Fusion Neutrons from a Denterium-Proton Mixod Plasmas in the GAMMA 10 tandem Mirror" Physics of Plasmas. 3. 578-583 (1996)
• [Publications] Y. Tatematsu et al.: "Contribution of Yushmanov-Trapped Electons to a Thermal Dike" Physics of Plasmas. 3(印刷中). (1996)
• [Publications] I. Katanuma et al.: "Generation of the Saturated Electrostatic Potential along a Magnetic Field Line" Physics of Plasmas. 3(印刷中). (1996)
• [Publications] Y. Yoshimura et al.: "Axial and Radial Potential Distribution in the GAMMA10 Tandem Mirror" Journal of the Physical Socioty of Japan. 65(印刷中). (1996)