ミラー磁場配位における自発励起アルベン波動の境界条件および非等方性緩和の研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K17797
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 池添 竜也 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70582849)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: アルベンイオンサイクロトロン波動 / 温度非等方性 / ICRF波動 / ICRF加熱 / ミラー磁場 / マイクロ波反射計 / 波動粒子相互作用 / 非線形波動結合

Outline of Annual Research Achievements

ミラー磁場閉じ込めプラズマの上限イオン温度を決定し得る因子であるアルベンイオンサイクロトロン（AIC）波動の境界条件およびミラープラズマの非等方性緩和機構を解明するために、初年度は、高温プラズマ内部領域の高精度波動計測が可能な計測器の整備を中心に進めた。

測定対象であるGAMMA10ミラープラズマに調整したマイクロ波反射計を導入し、反射波に含まれるMHz帯の高周波揺動の振幅・位相変調成分の完全な分離に成功し、AIC波動に伴う密度揺動の振幅・位相の径方向分布が得られた。また、径方向および磁力線方向に離れた2点での同時計測において、コヒーレントな密度揺動信号が得られた。GAMMA10におけるAIC波動が、境界条件で拘束されるグローバルモードとして励起されていることを実証する実験結果であり、波動構造を調べる上で有効な計測手法であることが示された。

また、得られた密度揺動信号にバイスペクトル解析を適用することで、(1)GAMMA10の特に中心領域において、複数励起されるAIC波動間の相互作用で差周波揺動が生成されていること、(2)周辺部において100kHz以下の低周波揺動との結合が顕著であり、観測されるスペクトル幅の広がりが周辺領域での背景プラズマ乱流との相互作用で生じていること、が示唆された。(1)で励起が初めて確認されたAIC波動間の差周波数は、装置端部で計測した高エネルギーイオンの総量の時間変化にも現れており、非等方性緩和に関与するチャネルの理解が進展した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究で重要となる高温プラズマ中の波動構造計測に必要となる計測器が整備され、妥当性を実証する実験結果も既に得られている。計画通りに進展しており、次のステップへの移行が順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

マイクロ波ホーンアンテナアレイの増設、マイクロ波スイッチおよび制御システムの整備により、マイクロ波反射計を軸方向多点計測システムへと拡張する。次に、GAMMA10に既設の三系統ICRF加熱システムの配位を変更し、温度非等方度分布を積極的に変えながら確立されたAIC波動の空間構造計測を適用する。パラメータ分布変化による空間構造の遷移情報、3次元波動解析コードを用いた計算等からAIC波動の境界条件の解明を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Wave excitation by nonlinear coupling among shear Alfven waves in a mirror-confined plasma (2015)
  • Author(s): R. Ikezoe, M. Ichimura, T. Okada, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, S. Sumida, S. Jang, K. Takeyama, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima, and X. Wang
  • Journal Title: Phys. Plasmas Volume: 22 Pages: 90701
  • DOI: 10.1063/1.4930216
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Extension of Operational Regimes with ICRF Heating on GAMMA 10/PDX (2015)
  • Author(s): R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, T. Okada, S. Sumida, K. Takeyama, S. Jang, T. Oi, K. Ichimura, Y. Nakashima
  • Journal Title: Fusion Sci.Technol. Volume: 68 Pages: 63-69
  • DOI: 10.13182/FST14-853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Internal Measurement of Propagation of ICRF Waves by Using Reflectometers on GAMMA 10 (2015)
  • Author(s): T. Okada, R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, S. Sumida, K. Takeyama, S. Jang, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima
  • Journal Title: Fusion Sci.Technol. Volume: 68 Pages: 161-165
  • DOI: 10.13182/FST14-898
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Density Plasma Production in the GAMMA 10 Central Cell with ICRF Heating on Both Anchor Cells (2015)
  • Author(s): S. Sumida, M. Ichimura, T. Yokoyama, M. Hirata, R. Ikezoe, Y. Iwamoto, T. Okada, K. Takeyama, S. Jang, M. Sakamoto, Y. Nakashima, M. Yoshikawa, R. Minami, K. Oki, M. Mizuguchi, K. Ichimura
  • Journal Title: Fusion Sci.Technol. Volume: 68 Pages: 136-141
  • DOI: 10.13182/FST14-890
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Wave Excitation of the Phase-Control ICRF Antennas with Three-Dimensional Full Wave Code on GAMMA 10 (2015)
  • Author(s): T. Yokoyama, M. Ichimura, A. Fukuyama, S. Sumida, M. Hirata, R. Ikezoe, Y. Iwamoto, T. Okada, K. Takeyama, S. Jang
  • Journal Title: Fusion Sci.Technol. Volume: 68 Pages: 185-189
  • DOI: 10.13182/FST14-899
  • Peer Reviewed
• [Presentation] GAMMA10高温プラズマ中のアルベン波動の2点相関 (2015)
  • Author(s): 池添竜也，市村真，岡田拓也，板垣惇平，平田真史，坂本瑞樹，岩本嘉章，隅田脩平，ジャンソウォン，小野寺悠斗，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，王小龍，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10内部領域における反射計を用いたICRF波動の吸収と伝搬計測 (2015)
  • Author(s): 岡田拓也，池添竜也，市村真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，岩本嘉章，ジャンソウォン，板垣惇平，小野寺悠斗，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10セントラル部におけるマイクロ波反射計を用いた低周波波動励起の観測 (2015)
  • Author(s): 板垣惇平，池添竜也，岡田拓也，市村真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，岩本嘉章，ジャンソウォン，小野寺悠人，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] Excitation of low-frequency waves via coupling between slow Alfven waves in the GAMMA 10 tandem mirror (2015)
  • Author(s): R. Ikezoe, M. Ichimura, T. Okada, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, S. Sumida, K. Takeyama, S. Jang, T. Oi, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima
  • Organizer: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Savannah, USA
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement of the ICRF wave propagation in the internal region of plasmas by using reflectometers on GAMMA10 (2015)
  • Author(s): T. Okada, R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Hirata, S. Sumida, Y. Iwamoto, S. Jang, J. Itagaki, Y. Onodera, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima
  • Organizer: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Savannah, USA
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GAMMA 10/PDXダイバータ模擬実験に向けたICRFによる熱及び粒子束制御の進展 (2015)
  • Author(s): 池添竜也，市村 真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，ジャンソウォン，岩本嘉章，岡田拓也，板垣淳平，小野寺悠斗，市村和也，中嶋洋輔
  • Organizer: 平成27年度第1回ダイバータ物理・工学合同研究会
  • Place of Presentation: つくばサイエンス・インフォメーションセンター（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-07-30 – 2015-07-31