2015 Fiscal Year Annual Research Report
先進核融合炉を指向した高強度ミリ波によるプラズマ電流立ち上げの研究
| Project/Area Number |
15H04231
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
出射 浩 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70260049)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福山 淳 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60116499)
久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | プラズマ・核融合 / 球状トカマク / 非誘導プラズマ電流立ち上げ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ミリ波によるプラズマ電流立ち上げを行う際、入射ビームを強集束させて有効に一回通過吸収させるためには、ビーム集束に加え、入射偏波面制御が重要である。今回、第２高調波共鳴吸収を用いるために、Xモード偏波面が必要である。電流立ち上げを行う際の斜め入射では、Xモードは楕円偏波面となる。楕円偏波面制御を行うため、４分の１波長・８分の１波長コルゲートマイターベンドが整備された。ビーム集束するために大型準光学ミラーが必要である。伝送コルゲート導波管からの放射ビームを、開発されたキルヒホッフ積分コードを用いて評価し、準光学ミラー面を設計し、製作した。ミリ波ビームは低電力試験装置にて、ビーム集束位置、ビーム幅等を評価し、設計通りの強集束ビームを設定されたビーム位置に正しく制御できることを確認した。磁場に垂直入射から接線入射に至るまで、任意の楕円偏波面で、5 cm 程度のビーム幅を持つ強集束ビームにて入射が可能となった。２８年度のプラズマ電流立ち上げ実験開始に向け、入射偏波面を変えたプラズマ電流立ち上げの予備実験を行った。入射偏波面を変えることで、一回通過吸収率を変化させることができる。入射偏波面を制御することで、プラズマ立ち上げ電流が変化し、ビーム集束、入射偏波面制御による一回通過吸収効果を確認した。電流立ち上げのシ実験ナリオ検討を行うため、光線追跡コードを用いた波動伝搬・吸収解析を始めた。電流立ち上げ時の初期フェーズでは密度プラズマが低く、波動吸収にて高速電子が生成されやすい。高速電子での波動相互作用では、波動吸収ばかりか波動伝搬にも相対論効果が現れる可能性があり、さらに、高次高調波での吸収も考慮する必要がある。高速電子成分を含む任意の速度分布関数で、光線追跡コードを用いて波動伝搬・吸収解析が行えることを確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していたとおり、磁場に垂直入射から接線入射に至る斜め入射で、任意の楕円偏波で強集束ビームを形成することに成功してている。強集束ビーム形成に必要な大型ミラーを含む入射アンテナシステムは、8.56 GHz マイクロ波入射アンテナシステムとのハイブリッドシステムとなり、大型ミラーや、斜め入射制御に必要な駆動系を本研究課題で開発・整備し、当初、予定していたアンテナの真空容器は、ハイブリッドシステム用となるため、他の研究課題で整備した。大型ミラーのビーム集束性、入射制御性については、低電力試験にて、良好な性能を有することを確認した。大型ミラーは、入射偏波面制御の初期実験後、ハイブリッドシステム用にで別途、開発さfれている。ハイブリッドシステム用大型ミラーの28 GHzミリ波集束ミラー面も、本研究課題にてキルヒホッフ積分コードで設計・検討されたものである。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでのところ、当初計画通り、おおむね順調に進んでおり、開発・整備された強集束ビーム入射アンテナシステムを用いたミリ波によるプラズマ電流立ち上げ実験を２８年度より本格的に開始する。高速電子成分を含む任意の速度分布関数を用いて、光線追跡するコードで、多重ビーム追跡を行うことで、強集束ビームの１回通過吸収時の波動伝搬・吸収解析を行う。また、入射ビームをそのまま扱うビーム追跡による１回通過吸収時の波動伝搬・吸収解析も検討する。
|
| Remarks |
ワークショップの案内（成果報告書は後日公開）を掲載
ミリ波プラズマ電流立ち上げ実験を行う九州大学応用力学研究所 QUEST 装置の写真を掲載
ミリ波プラズマ電流立ち上げ実験で用いられる28 GHz ジャイロトロンシステムの写真を掲載
|
Research Products
(6 results)
