2014 Fiscal Year Annual Research Report
能動制御を用いた超高ベータ球状トーラス配位の生成・維持
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14J08028
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神納 康宏 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁場反転配位 / 磁気リコネクション / プラズマ / 中性粒子ビーム入射 / 二流体効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は超高ベータ球状トカマク生成の初期実験及び中性粒子ビーム入射の初期実験を行った。s値(=プラズマサイズ/イオンジャイロ半径)が小さく安定性の高い領域において磁場反転配位(FRC)の合体生成を行い，これに外部トロイダル磁場を急速印加することによりバルーニング不安定性に対し第二安定領域にある可能性のある超高ベータ球状トカマクを生成し，さらに中性粒子ビーム入射を行い，その効果を検証した。また，FRCはプラズマ合体法の一種である異極性スフェロマック合体法によって生成されるが，このような低s領域における異極性スフェロマック合体における二流体効果，運動論効果等については従来明らかにされていなかったが，磁気プローブによる磁場計測，マッハプローブによるフロー計測，Langmuirプローブによる磁気リコネクション中の詳細な温度/密度計測により低s領域(=弱磁化)において二流体効果(Hall効果)が生成後のFRCの大域的な密度構造，フロー構造，磁場構造に強く影響を与えることを明らかにした。本年度後半にはこの現象についてより明快な知見を得るべく核融合科学研究所との共同研究を行い，プラズマ合体に適用可能なHall-MHDシミュレーションコードの開発を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超高ベータ球状トカマク生成の初期実験に成功し，また中性粒子ビーム入射実験も行ったことから，初年度の進展としては順調であるといえる。磁場反転配位の緩和現象に関して実験と計算機の双方から解明を試みる計画であるが，高s領域での実験は計測装置や実験装置の不具合によりできなかったため，こちらは予想以上の進展とまでは行かなかった。シミュレーションコードの開発は磁気リコネクションを正確に扱うための格子の取り方の工夫に時間がかかったが，年度末までには概ね見通しを得ることができたため，計算機方面では非常に順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針としては，磁場反転配位の緩和現象の解明，その緩和の制御手段の開発をまず第一に行う予定である。そのために平成26年度後半から開発を始めたHall-MHDシミュレーションコードをまず完成させ，異極性スフェロマック合体における二流体効果の寄与を理論的に解明する予定である。実験としては磁気プローブ，磁化同軸プラズマガン等の実験機器の整備を行い，低s領域から高s領域まで幅広いパラメータ領域の実験を行える環境を整備し，緩和現象を実験的に解明する。高s領域で安定したFRCの生成に成功した後，高s領域のFRCを用いた超高ベータ球状トカマクの生成を試みる予定である。
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