動的エルゴディックダイバータ基礎研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09308018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高村 秀一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40023254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 叶 民友 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10270985) ; 大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60203890) ; 上杉 喜彦 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (90213339)
• Keywords: 核融合プラズマ / エルゴディックダイバータ / 磁気島 / 統計電磁場構造 / 回転ヘリカル摂動磁場 / ティアリング・モード / 磁気レイノルズ数 / 水素リサイクリング

Research Abstract

1) 静的エルゴディック(ED)摂動磁場の水素リサイクリングに与える効果
約6msのトカマク放電を運転責務50%で繰り返し最長1分を実現した。この際壁における水素リサイクリングを含めて長時間現象を観測できるようになった。静的EDを印加すると初期2-3秒の時間ではEDが壁への磁力線の接続を強めて壁排気が増大する。しかし長い時間スケールでは壁への磁力線の接続の局在性により水素の飽和が早いこともわかった。摂動磁場が回転するDEDモードではこの点が大きく改善する可能性がある。
2) 新鉄心の導入によるトカマク放電の長パルス化
旧鉄心と比較して飽和磁束が2倍以上の新鉄心を導入し、これまでの2倍以上の約15msの放電を準定常的に高運転責務で実現した。
3) 回転摂動磁場のモード解析
CSTN-4トカマク装置に設置された8個の局所ヘリカルコイル(LC)によって生成された真空摂動磁場のモード解析を行った。トカマク閉じ込め磁力線に沿って摂動磁場を見ることによってトーラス効果を取り入れ、真空容器壁の表皮効果も考慮した。主モードとその周りの側帯波成分の大きさが評価でき、またLCの水平線間のわたり部がm/n=0/1モードを生成することも見い出した。このモードは非共鳴であるので大きな効果を時たないと判断される。
4) 回転摂動磁場のトカマク・プラズマ中への浸透
磁気レイノルズ数が10^2程度のCSTN-4トカマク・プラズマへの回転摂動磁場の浸透をB_r、とB_θとに分けて実測した。B_rは共鳴面より内部で増幅、一方B_θは減衰していることが判明した。これは磁気島成長によるプラズマ電流の再配分を含めたMHD方程式から得られる解の傾向と定性的に一致することがわかった。また、共鳴面の両側ごく近傍にシア・アルヴェン共鳴点が存在し、LC直下でないセクションでもアルヴェン波が伝搬している可能性があることを示唆し、実験との比較が待たれる。

Research Products

• [Publications] Masahiro KOBAYASHI 他: "High-Repatition High-Duty Tokamak Pisdarge with Long Duration" Japanese Journal of Applied Physics. 37・5A. 2701-2701 (1998)
• [Publications] Masahiro KOBAYASHI 他: "Modification of Hydrogen Recycling due to Edge Ergodic Magnetic Layer in Long Tokamak Discharge with High Duty" Journal of Nuclear Materials. (印刷中).