2001 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリカルプラズマにおける高速イオンとMHD不安定性との相互作用に関する研究
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12480127
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
東井 和夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20093057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大舘 暁 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00270489)
長壁 正樹 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90280601)
磯部 光孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00300731)
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)
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| Keywords | ヘリカルプラズマ / 高速イオン励起 / アルヴェン固有モード / シアアルヴェンスペクトル / TAE / バースト的モード / 高速イオン損失 / 高速周波数掃引 |
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| Research Abstract |
大型ヘリカル装置LHDの中性粒子入射(NBI)加熱プラズマにおいて、高速イオンのベータ値を<β_<b//>>=0.05-2%,アルヴェン速度に対する高速イオン速度の比をV_<b//>/V_A=0.1-2までと極めて広い範囲で可変して、高速イオン励起MHDモードの特性、励起条件及び高速イオン輸送に対する影響について調べ、次のような結果を得た。
(1)トロイダルモード数n=1-3のトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)を観測した。これらのTAEは<β_<b//>>0.1%,0.3<V_<b//>/V_A<1.6のパラメータ領域で観測され、基本波及び側帯波励起によると結論される。
(2)NBIの逆方向入射時にしばしばn=0GAE(グローバルアルヴェン固有モード)を観測した。
(3)低磁場(0.5-0.75T)の高ベータプラズマにおいてTAE周波数の8倍以上の高周波アルヴェン固有モードを世界ではじめて観測した。ヘリカル磁場成分によってシアアルヴェンスペクトル中に発生する新しいギャップ(ヘリシティ誘起アルヴェンギャップ)に関係している可能性がある。
(4)観測されたTAEによる磁場揺動は、高速イオンとMHD揺動との強い非線形相互作用によりその振幅はバースト的となりその周波数は高速に掃引される。
(5)低磁場・高ベータプラズマでバースト的TAEが励起されると数10%の高速イオンが損失される。
また、コンパクトヘリカル装置CHSでは、TAE周波数の50%以下の周波数の磁場揺動がバースト的且つ高速周波数掃引を示し、高速イオン損失、さらには主プラズマの閉じ込めを15%-20%劣化させることを明らかにした。この揺動はアルヴェン固有モードの1種である高速粒子モード(EPM)と考えられる。また、高速イオンの存在しない低音・低密度の2.45GHzの電子サイクロトロン加熱プラズマにおいて、挿入した電極を用いて磁力線方向にTAE周波数帯の高周波電流を誘起して安定なTAEを励起した。このTAEの外部励起実験によりTAEの減衰率を実験的に測定し、TAEの固有周波数の約8%という結果を得た。
LHD及びCHSにおいて、アルヴェン固有モードの高速イオン励起及び外部励起の手法によりヘリカルプラズマのアルヴェン固有モードスペクトロスコピー研究が順調に進展した。
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