2002 Fiscal Year Annual Research Report
外部駆動系球状高ベータトーラスプラズマの自律的配位形成と維持
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14580523
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| Research Institution | Himeji Institute of Technology |
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Principal Investigator |
永田 正義 姫路工業大学, 工学研究科, 助教授 (00192237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
政宗 貞男 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (00157182)
福本 直之 姫路工業大学, 工学研究科, 助手 (90275305)
宇山 忠男 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (00093378)
桂井 誠 東京大学, 工学研究科, 教授 (70011103)
飯田 素身 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (80211712)
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| Keywords | 磁気ヘリシティ / 球状トーラス / 自己組織化 / 磁気リコネクション / スフェロマック / 緩和現象 / 反転球状トーラス / RFP |
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| Research Abstract |
本研究は、姫路工大球状トーラス装置(HIST)において、球状トカマク、スフェロマック、ULQ、RFP配位など、幅広い安全係数をもつ領域でプラズマの生成・維持を行い、ヘリシティ駆動系における球状高ベータトーラスプラズマの自律形成の物理機構について、数値シミュレーションと比較しながら実験的に解明することを目的としている。
これまでの実験において、初期STプラズマ形成時に外部トロイダル磁界を急速に反転させると、プラズマのトロイダル電流が自発的に反転し、反転(Flipped) ST配位へと遷移することを観測した。その現象のメカニズムを探求するため、プラズマ内部の磁界構造、電流密度分布、磁気揺動のトロイダルモード数、平均電子密度の変化等について詳しく調べた。その結果、エッジのトロイダル磁界が減少し、両端でその極性が反転後、トロイダルモードn=1の成長が始まり、続いてn=2, 3モードが非線形カップリングによって励起されると、トロイダル電流は急激に反転することがわかった。このn=1の成長は中心導体周りのオープン磁束のヘリカルキンク変形であることが考えられ、3次元MHDシミュレーションによって、そのキンクの成長とその後の磁気リコネクションの発展の様子を明確にすることができた。また、高速フレーミングカメラを用いてそのキンク変形の様子をビジュアルに捉えた。また、平均電子密度、分光計測結果から、電流の反転過程ではかなりの密度が瞬時に減少することがわかった。また、反転STプラズマは磁気ヘリシティ入射によって配位が維持され、現在、その維持のメカニズムについて、周辺磁気プローブの計測等も加え、総合的に調べている。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] M.Nagata, et al.: "Coaxial Helicity Injection and n=1 Relaxation Activity in the HIST Spherical Torus"19^<th> IAEA Fusion Energy Conference, Lyon, 14-19 October 2002. AEA-CN-94/EX. 4-17 (2002)
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[Publications] N.Fukumoto, M.Nagata, et al.: "Development of curved drift tubes for improved Compact Toroid injection efficiency"19^<th> IAEA Fusion Energy Conference, Lyon, 14-19 October 2002. AEA-CN-94/FT. 2-7 (2002)
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[Publications] S.Woodruff, M.Nagata: "Instantaneous current and field structure of a gun-driven spheromak for two gun polarities"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44. 2539-2553 (2002)
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[Publications] Y.Kagei, M.Nagata, et al.: "MHD Simulation of Relaxation to a Flipped ST Configuration"Plasma Physics and Controlled Fusion. 45. L17-L22 (2003)
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[Publications] Y.Kagei, M.Nagata, et al.: "MHD Simulation of Current Drive by Repetitive Plasmoid Injection in Helicity-driven Spheromaks"Journal of Plasma and Fusion Research. 79・3. 217-218 (2003)
