2000 Fiscal Year Annual Research Report
逆転磁場配位を用いた第2安定・超高ベータ球状トカマクの生成実験
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12480115
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小野 靖 東京大学, 高温プラズマ研究センター, 助教授 (30214191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板垣 敏文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60242012)
林屋 均 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (80313013)
桂井 誠 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70011103)
石田 昭男 新潟大学, 理学部, 教授 (30108013)
長山 好夫 核融合科学研究所, プラズマ計測研究系, 助教授 (10126138)
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| Keywords | 球状トカマク / 逆転磁場配位 / 第二安定化 / バルーニング不安定 / プラズマ合体 / 磁気リコネクション / 絶対極小磁場 / 反磁性 |
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| Research Abstract |
本年度は、1)中型のTS-3装置(大半径0.2m)におけるFRC(逆転磁場配位配位)を用いた超高べ一夕球状トカマク(ST)の生成とバルーニング不安定の発生条件の解明、2)安定性解析コードを用いた同STの第2安定化の立証、3)大型のTS-4装置(大半径0.5m)を用いた低損失のFRCの生成、4)来年の実験に向けてTFコイル電流の高速立ち上げやオーム加熱コイルで準定常的な平衡を実現する電源整備の完了などの進展があった。特に、1)2)ではFRCに外部トロイダル磁場を印加するという新手法により、バルーニング不安定領域を回避し第2安定の超高ベータ(50-70%)STの生成が可能であることが実験と安定解析コードの両面から判明した。この手法で得られた高ベータSTは反磁性トロイダル磁場と絶対極小磁場を有し、その電流、圧力分布を安定解析すると、確かに高nバルーニング不安定に対する第2安定領域にあることが証明された。高ベータST生成に用いるFRCは互いに逆向きのトロイダル磁場を持つスフェロマックの合体によって生成するが、その圧力分布・電流分布が共にホローであることがバルーニング不安定回避につながったことが判明した。ST同士を合体させるという異なったST加熱法も開発して、STの圧力分布をピークしたものに変えると、バルーニング不安定と考えられる大きな磁場揺動が発生して配位が崩壊した。実験の安定限界と安定解析のそれが一致することが明らかになった。この成果は米国物理学会招待講演やIAEA核融合エネルギー会議の本会議講演に選ばれた他、合体による高ベータSTの生成をNSTX装置で試みる日米共同実験テーマに発展する等、内外より評価されている。また、大型装置TS-4でも合体によるFRC生成に成功し、来年に向けた準備ができた。
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Research Products
(8 results)
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[Publications] Yasushi Ono: "Fast Magnetic Reconnection with Anomalous Resistivity and Its Applications"Science and Technology of Advanced Material. (掲載予定).
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[Publications] A.L.Balandin,Y.Ono and T.Tawaro.: "Design Study of 3-D Tomography Diagnostics for Spherical Tokamaks"European Physical Journal D. (掲載予定).
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[Publications] Y.Ueda and Y.Ono: "Experimental comparison of compact RFPs, spheromaks and STs under controlled current drive "Nuclear Fusion. (掲載予定).
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[Publications] Y.Ono. et al.: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak with Absolute Minimum-Bin TS-3 Spherical Torus Experiment"Fusion Energy 2000. (掲載予定).
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[Publications] Y.Ono et al.: "Fast Compression of Current Sheet during Externally Driven Magnetic Reconnection"Earth,Planets and Space. (掲載予定).
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[Publications] Y.Ueda,Y.Ono et al.: "Comparative Study of CT Equilibrium and Stability Using Controlled Current Drive"Fusion Energy 2000. (掲載予定).
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[Publications] 井小野: "磁場反転配位を用いた超高ベータ球状トカマクの生成実験"核融合研究. 76・6. 553-560 (2000)
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[Publications] Y.Ono and M.Inomoto: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak Formation by Use of Oblate Field-Reversed Configuration"Physics of Plasmas. 7.5. 1863-1869 (2000)
