双安定系磁化プラズマの構造モデル解析と動的制御の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580519
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 篠原 俊二郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (10134446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
• Keywords: プラズマ / 双安定 / 遷移現象 / 構造 / 制御

Research Abstract

本研究の目的は、全く未踏の領域である双安定系の磁化プラズマにおける遷移現象のメカニズムを明らかにして新モデルを構築し、その理解の基で遷移挙動の動的制御を行う事にある。本研究で明らかにする事は、遷移現象を密度、電位や高速プラズマ流分布のグローバルな構造変化のみならず、遷移や滞在確率、ノイズ、不安定性、損失項、シースの効果など多角的立場から捉え、実験と計算の解析結果より理解(内在する制御パラメータの探索)を深める事にある。更に遷移の動的制御法を、振動する外場印加(位相、空間位置も制御)により確立する事が目標である。
本年度は大口径(45cm)RF生成磁化プラズマ中に挿入された10重同心状電極に電圧を印加し、密度分布と周方向シェア流の制御及び双安定系自励密度遷移現象について調べた。封入圧力とバイアス電圧を可変にして、開発した24chプローブとデータロガーシステムで詳細な時空間構造を求めた。このグローバルな密度遷移とほぼ同時に、電位遷移現象もグローバルに観測された。変化は密度遷移(<1ms)より電極へのバイアス電流が早く(〜30μs)、浮遊電位は遅かった(>1ms)。また空間的にも差異があった。
印加電圧の変化に対しては、滞在確率と平均滞在時間にヒステリシスが観測され、密度や浮遊電位の分布関数からも見られた。これらから微細構造や電極近傍の重要性を示唆しており、更に詳細な時空問測定と新たなモデルの構築が求められる。

Research Products

• [Publications] S.Shinohara: "Response to "The Invalidity of a Mach Probe Model" [Phys.Plasmas 9,1832(2002)]"Phys.Plasmas. 9,5. 1834-1834 (2002)
• [Publications] S.Shmohara, S.Matsuyam: "Observation of Bistable Density Transitions in Magnetized Plasma by Voltage-Biased Electrode"Phys.Plasmas. 9,11. 4540-4550 (2002)