ヘリカル磁場によるRFPの抵抗性壁不安定性の安定化に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680558
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 政宗 貞男 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (00157182)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯田 素身 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (80211712)
• Keywords: 逆磁場ピンチ(RFP) / 磁気閉じ込め核融合 / MHD不安定性 / 抵抗性壁不安定性 / 回転ヘリカル磁場 / テアリングモード / モード回転 / フィードバック制御

Research Abstract

STE-2 RFP実験装置では、LC減衰振動電流を用いて回転共鳴ヘリカル磁場を印加し、MHDモードの回転、中心共鳴テアリングモードの抑制などが可能であることを示してきた。本研究補助金により、RFP放電期間中に一定振幅で回転共鳴ヘリカル磁場を印加できるように、半導体素子を用いてパルス発振器を製作した。周波数10-30kHz、パルス幅5ms、最大電圧と電流はそれぞれ1kV、1kAである。また、表面磁場揺動のトロイダルモード数を同定するために16チャンネルのディジタルスコープを導入した。
回転磁場の摂動レベル(表面での摂動磁場振幅に対するポロイダル磁場の比)が0.3-0.6%の範囲で周波数を変化させてMHDモードの回転、放電特性への影響を調べた。摂動レベルが0.3-0.4%程度では、m=1磁場揺動が回転磁場の方向に回転すること、揺動の回転速度は外部磁場の回転速度以下であることが示された。摂動レベルを0.6%程度まで増加させると放電特性への影響が観測されるようになる。中心共鳴モードの振幅は抑制され、プラズマ電流値が増加する傾向にある。放電抵抗も低下する。トロイダル磁束の増加は顕著ではなく、したがってピンチパラメータΘが高くなる傾向にある。周回電圧が低下して放電抵抗が減少するが、磁場浸透時間2msの銅製シェルを装着した場合よりも放電抵抗は高い。RFP配位持続時間には顕著な改善は見られない。摂動レベルをさらに上げてその効果を調べる予定である。Θ>2.5の領域では低トロイダルモード数のモード(n=3-4)が成長することがある。これらは外部キンクモードの可能性があるため、磁気計測を充実させてモードの同定を行なう予定である。わせて、外部キンクモードのフィードバック制御モデルの検討を開始した。

Research Products

• [Publications] S.Masamune, M.Iida et al.: "Control of RFP Dynamics with Rotating Helical Fields"Proc.18^<th> IAEA Fusion Energy Conference LAEA-CN-77/EXP3/11. EXP3/11. (2001)
• [Publications] S.Maki, S.Masamune et al.: "Formation Mechanism of Reversed Toroidal Current in an RFP"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.70 No.2. 415-420 (2001)
• [Publications] K.Yukimura, S.Masamune: "Shunting Arc As a Pulsed Ion Source for Solid-State Materials for Plasma Based Ion Implantation"Surface and Coatings Technology. 136. 56-59 (2001)
• [Publications] 政宗貞男(分担執筆): "電気学会技術報告「プラズマイオン注入法とその応用」"電気学会. 60 (2001)