ゼロ回転変換面を有するヘリカル磁場配位によるMHD安定性と閉じ込め特性の改善

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16656287
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 東井 和夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20093057)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 清政 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (00249963) ; 菅野 龍太郎 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (30270490) ; 三浦 英昭 核融合科学研究所, 理論シミュレーション研究センター, 助教授 (40280599)
• Keywords: 回転変換制御 / 軸対称磁気島 / 電流ホール / 速度シア / MHD平衡 / MHD安定性 / 電流駆動 / 閉じ込め改善

Research Abstract

磁気シアを有するヘリカル装置LHD及びCHS(以上、核融合科学研究所設置)において、ヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にプラズマ電流を誘起して、中心部をゼロあるいは負の回転変換とし深い磁気井戸と大きな磁気シアを有する磁場配位の実現を目指した。
LHDにおいては、磁気軸位置R_<ax>=3.75mの配位においてヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にNBI駆動電流を流し、動的シュタルク効果(MSE)計測により回転変換分布の直接測定を行った。ただ、プラズマ電流が直線的に増加するフェイズで、しかもトロイダル磁場に対する逆方向電流比が-Ip/Bt=73kA/Tとそれほど大きくない条件での計測であったため逆方向電流がプラズマ周辺部に集中し、逆に内部では順方向電流が誘起された。-Ip/Btの増加を狙って、Bt=1Tにて130kA/Tという大きな逆電流を実現した。この場合、電子温度分布は大きく外側へシフトし、しかもm/n=0/0(m,n:ポロイダル及びトロイダルモード数)という〜0.5-1kHzの低周波磁場揺動を観測した。これはn=0磁気島の形成と関係があると思われる。また、逆方向電流とともにプラズマ周辺部の圧力勾配が増大するにもかかわらずm/n=1/1磁場揺動振幅は低下した。ISS95ステラレータ比例則では逆電流とともに閉じ込め劣化を示唆しているが、これに反し実験ではプラズマ蓄積エネルギーの増加が見られた。この結果、閉じ込め改善度は1.3-1.8と予想される。また、n=0磁気島が形成されそうな領域にECHを行った。プラズマ中心部で非対称な電子温度上昇を観測した。これらのデータの詳細解析を進めている。
CHSでは、外寄せ配位のRax=1.02mで、オーミック電流によりゼロ回転変換配位のプラズマ生成をめざした。中心部で〜0.05程度の回転変換を実現し、その特性を解析中である。