トーラスプラズマの閉じ込めの物理

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08045027
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 林 隆也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (60156445)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 謙治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (50260047) ; 松岡 啓介 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70023736) ; 森下 一男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60109353) ; 長山 好夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10126138) ; 小森 彰夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50143011) ; 相良 明男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (20187058) ; 高丸 尚教 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20241234) ; 藤原 正巳 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10023722) ; 渡利 徹夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60093085) ; 熊澤 隆平 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (70109354) ; 渡邉 智彦 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (30260053) ; 陰山 聡 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (20260052) ; 藤堂 泰 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助手 (00249971) ; 渡邉 國彦 核融合科学研究所, 計算機センター, 教授 (40220876) ; 堀内 利得 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 助教授 (00229220) ; 市口 勝治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90211739) ; 洲鎌 英雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (80202125) ; 中島 徳嘉 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (30172315) ; 岡本 正雄 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70115541) ; 佐藤 哲也 核融合科学研究所, 理論・シミュレーション研究センター, 教授 (80025395) ; SHATS M.G. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 研究員 ; BORG G.G. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 研究員 ; HOWARD J. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 研究員 ; BLACKWELL B. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 上級研究員 ; 武藤 敬 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (90115949) ; DEWAR R.L. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 教授 ; GARDNER H.J. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 研究員 ; SHARP L.E. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 上級研究員 ; PERSSON M. オーストラリア国立大学, プラズマ研究所, 研究員 ; 佐藤 元泰 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60115855)
• Keywords: トーラスプラズマ / プラズマ閉じ込め / プラズマ加熱 / プラズマ計測 / ヘリカル系プラズマ / プラズマ3次元平衡 / プラズマ安定性 / ヘリアック

Research Abstract

1.ヘリカル系閉じ込めにおいてはセルフヒーリングと称するプラズマの自発的な閉じ込め改善現象が発生する可能性があることを理論的に予測してきたが、H1装置においても同様の現象が起こり得ることが理論・シミュレーションに関する共同研究の中から見いだされた。また、このような研究を行うのに必要な大規模計算機シミュレーションの改良を共同研究として行い、重要な部分の計算速度を10倍以上高速化できることが明かとなった。核融合研で行った非線形シミュレーション結果がその初期段階において線形解析結果と良く合うことが確認された。
2.電子サイクロトロン共鳴加熱装置のH1装置における立ち上げ・試運転を共同研究として行った。作業環境の違いや非常に限られた滞在期間という状況にも関わらず、当初の目標を無事完了した。今後既にオーストラリア側で国家プロジェクトとしての予算が承認されている電源装置の設置と組み合わせることにより、より高温領域のH1プラズマが実現され、有意義なヘリカル系閉じ込め性能比較研究を行うに十分な閉じ込め性能をもつプラズマがH1装置でも達成されることが期待できる。
3.プラズマ診断法に関する研究打ち合わせを行い、レーザー偏光計測を用いたプラズマ内部の磁場分布計測法の開発を行った。H1装置においてHモード(閉じ込め性能の良い放電)が見つかり、核融合科学研究所におけるCHS装置でのこれまでの同様の閉じ込め実験との比較を通じてヘリカル装置の閉じ込め性能の良さが認識された。
4.イオンサイクロトロン共鳴加熱装置のH1装置における効果的な設置手法を共同研究として検討し、立体磁気軸の複雑な磁場配位においても有効な加熱手法となり得ることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] T.Hayashi: "Behavior of Magnetic Islands in 3D MHD Equilibria of Helical Devices" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. 3・1. 309-312 (1996)
• [Publications] N.Nakajima: "High-mode-number ballooning modes in a beliotron/torsatron system : 1.Local magnetic shear" Physics of Plasmas. 3・12. 4311-4316 (1996)
• [Publications] N.Nakajima: "High-mode-number ballooning modes in a heliotron/torsatron system : 2.Stability" Physics of Plasmas. 3・12. 4317-4325 (1996)
• [Publications] K.Ichiguchi: "Free-Boundary Studies for the Large Helical Device" Nuclear Fusion. 36・4. 1157-1166 (1996)
• [Publications] M.G.Shats: "Transitions to Improved confinement mode in the H-1 heliac" Physical Review Letter. 77・12. 4190-4196 (1996)
• [Publications] K.Ichiguchi: "Flexibility of LHD Configuration with Multilayer Helical Coils" Nuclear Fusion. 36・4. 1145-1155 (1996)