極限ベータ磁場配位におけるスクレープオフプラズマ流の挙動解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480108
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 後藤 誠一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大久保 衛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50243168) ; 杉本 敏司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70187665) ; 岡田 成文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40135661) ; 井 通暁 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00324799) ; 吉村 智 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40294029)
• Keywords: 核融合 / 高ベータプラズマ / 閉じ込め改善 / 低中性子発生 / 磁場反転配位プラズマ

Research Abstract

磁場反転配位(FRC)は、極限的なべ一タ値(セパラトリクス内の平均値=90%)を有する唯一の高温プラズマ閉じ込め形式であり、FRCによる核融合炉の実現は、発電コストの大幅削減をもたらすと考えられる。また、中性子発生が少なく、環境適合性に優れたヘリウム3核融合実現の端緒となると考えられる。
FRCプラズマは、本質的には長楕円トーラスであるが、その両端は単純ミラー磁場になっており、いわば複合系である。高温のコアープラズマからセパラトリクス外へ出たスクレープオフプラズマ流は、磁力線に沿って流れ出ると考えられるが、このスクレープオフプラズマ流の振る舞いは、ミラースロートが存在するために、トカマクに代表される低べータ装置とは異なる挙動を示すと思われる。
本研究課題の目的は、このスクレープオフプラズマ流の挙動を解明し、コアープラズマの粒子閉じ込め特性とプラズマ流の相関を明らかにすることにある。本年度は、一昨年に行った実験装置の整備および昨年度までに行った実験の結果を踏まえて、付加的なミラー磁場をFRCプラズマに印加した際の装置端部からの損失流の測定を行った。付加ミラーコイルの製作および流速測定装置の整備を行い、実験を行った結果、スクレープオフプラズマ流が流体的な挙動を示すこと、および、ミラー比の増大がコアープラズマの閉じ込めを良くする傾向が示された。また、ミラー磁場による閉じ込め改善効果を定量的に明らかにした。

Research Products

• [Publications] S.Okada, et al.: "Experiments on Additional Heating of FRC Plasmas"Nuclear Fusion. 41・5. 625-629 (2001)
• [Publications] K.Kitano, et al.: "Dynamic Process During Axial Magnetic Compression of Field-Reversed Configuration For Equilibrium Shape Control"Physics of Plasmas. 8・8. 3630-3634 (2001)
• [Publications] F.Kodera, et al.: "Beam-Assisted Low Density Formation of Field Reversed Configuration (FRC) Plasma"Journal of Plasma and Fusion Research. 77・11. 1145-1153 (2001)
• [Publications] T.Asai, et al.: "Improvement in a Field-Reversed Configuration Plasma Due to Neutral Beam Injection"Journal of Plasma and Fusion Research. 77・12. 1230-1238 (2001)