2017 Fiscal Year Research-status Report
３次元擾乱磁場が高速イオン閉じ込めに与える影響の研究
| Project/Area Number |
15K06655
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
篠原 孝司 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (50354600)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 高速イオン / 擾乱磁場 / 共鳴 / 粒子軌道 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ELM制御などで擾乱磁場を用いる運転のシナリオ設計には、擾乱磁場による輸送を考慮した計算コードが必要である。バルクプラズマは空間座標として磁気座標を用いて、磁気島の幅だけ物理量が平坦化されるという輸送モデルが利用できる。磁気島の評価は、磁力線の追跡を一回実施すればよい。一方、高速イオンの空間座標に相当するのは正準角運動量であるので、正準角運動量で表現した高速イオンの描く島(以下軌道島)の幅がわかれば、バルクプラズマと同様のモデルで輸送を評価できる。しかし、磁気座標と正準角運動量はズレており、さらに、正準角運動量はエネルギーと磁力線に対する速度の傾きに依存するため、軌道島幅評価は、これらパラメータ毎に軌道追跡計算が必要であり、計算資源を要する。計算資源を要する手法は、パラメータスキャンや平衡磁場の時間発展を扱うシナリオ設計のコードには不向きであり、軌道島幅の簡易評価手法が求められている。
これまで、擾乱磁場中での高速イオンの振舞いの理解を目的として、韓国のKSTARでの実験の解析を進めてきた。解析の結果、島構造の本質は、共鳴条件であり、磁気島が磁場の傾き(安全係数)と擾乱磁場の周期性で決まる整数の組み合わせ(m/n)とが一致するときに形成されるのと同様に、軌道島構造が軌道の傾きと擾乱に起因する整数の組み合わせ(meff/n)とが一致するときにできるという知見を得た。この知見をもとに、磁気島の幅からトーラス方向に周回する高速イオンの軌道島の幅を簡便に求める手法を新たに提案した。これを「第15回磁気閉じ込め系における高速粒子に関するIAEA技術会合」で発表すると共に、論文にまとめ投稿した。
さらに、KSTARの損失高速イオン計測に導入した高速カメラにて、摂動磁場印加実験時に損失高速イオンの短時間での挙動の変化を捉えることができた。本結果は、上記会議で報告された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
KSTARの条件での解析により、静的な擾乱磁場中での高速イオンの振る舞いの理解が進み、国際会議で発表すると共に、論文にまとめることができた。さらに、KSTARの損失高速イオン計測に導入した高速カメラにて、摂動磁場印加実験時に損失高速イオンの短時間での挙動の変化を捉えることができ、国際会議で報告された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
より高度な見積手法を開発するため、同着眼点から、さらにトーラス方向に捕捉された高速イオンと３次元擾乱磁場との相互作用の理解を進める。
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額が発生した理由:今年度はおおむね順調に活動しており、昨年度からの繰越が次年度へ繰り越された状況である。
計画:韓国のKSTAR装置での実験データの解析を進めるための機器の購入及びデータの取得・情報収集や研究成果の発表のための費用として使用する。
|
-
-
[Presentation] Fast-ion losses associated with the RMP applications on KSTAR2017
Author(s)
Junghee Kim, T. Rhee, S. Lee, K. Kim, Y. In, A. Loarte, M.J. Choi, J.-Y. Kim, K. Shinohara, D.C. Seo, J.-W. Ahn, H. Jhang and the KSTAR team
Organizer
15th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems
Int'l Joint Research
