磁場反転配位における周辺プラズマのモデル化に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680492
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 冨田 幸博 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 (40115605)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 昭男 新潟大学, 理学部, 教授 (30108013) ; 岡田 成文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40135661) ; 廣岡 慶彦 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 助教授 (60311213) ; 難波 忠清 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 助教授 (40115613)
• Keywords: 磁場反転配位 / 周辺プラズマ / ダイバータプラズマ / プラズマシース / 中性粒子

Research Abstract

磁場反転配位における閉じ込めプラズマ部周辺のミラー磁場配位を考慮して、損失プラズマが金属板(ダイバータ板)に入射する領域(ダイバータ領域)での安定な電位(シース)形成や金属板への粒子束、熱流束に関する研究を行った。そのダイバータ領域ではダイバータ板に向かって開いた非一様磁場(磁場強度が減少)構造の効果を考慮した。その成果を以下に列挙する。
1)空間一次元の粒子モデルを用いた計算機シミュレーションによって、磁場を考慮しない系のダイバータ板に中性粒子を入射することにより、その電荷交換の効果により非接触プラズマが形成されることを示した。
2)空間一次元の理論解析によって、金属板前面での安定な(デバイ)シース形成条件であるボーム条件(シースへの平均イオン速度はイオン音速より大きいことが必要)は、磁場の非一様性によって少し厳しい条件が要請されるが、磁場閉じ込め核融合プラズマではその差はプラズマ半径に対するデバイ長程度であるので、無視できる大きさとなることが明確になった。
3)デバイシース前面の非一様磁場配位中のプレシース領域において、ダイバータ板に向かって単調に減少する電位配位が形成されるためには、ボーム条件と同様にプレシース入口で平均イオン流束がイオン音速より大きいことが要請されることが示され、プレシース領域にプラズマ源(中性粒子の電離など)があればその条件は大幅に緩和されることを理論解析によって示した。

Research Products

• [Publications] TOMITA Yukihiro, TAKAYAMA Arimichi, TAKAMARU Hisanori, SATO Tetsuya: "Stable Sheath Formation in Magnetized Plasma"Journal of Plasma and Fusion Research SERIES. 4(to be published). (2002)
• [Publications] Y.Tomita, A.Takayama, H.Takamarn, T.Sato: "Stable Sheath Formation in Expanding Magnetic Field to Divertor Plate"Contribution to Plasma Physics. 42(to be published). (2002)