2018 Fiscal Year Annual Research Report
核融合非接触プラズマ中における電離フロントの時空間構造挙動とその効果の解明
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16H06139
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 宏彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60609981)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非接触プラズマ / 非拡散的輸送 / 時空間構造 / 揺動解析 / 再結合フロント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、特徴ある3つの磁場配位装置（NAGDIS-II、GAMMA 10/PDX、LHD）と数値シミュレーション（EMC3-EIRENE、LINDA）を効果的に用いることで、磁場閉じ込め核融合装置の非接触プラズマ中における電離－再結合フロント構造の空間的・時間的な振る舞いを明らかにするとともに、非拡散的輸送発生との関係の調査、ならびに同輸送がもたらすダイバータ板への粒子束低減効果を評価することを目的としている。
NAGDIS-IIでは、固定静電プローブと2次元駆動プローブ、あるいはトムソン散乱計測と組み合わせた条件付き平均計測により、プラズマ放出前後の時空間に渡るプラズマパラメータ（電子密度、電子温度、プラズマ電位）計測を始めて行った。プラズマ放出が起こる数百マイクロ秒前に電子密度の増加、電子温度の低下、プラズマ電位の増加が方位角方向モード数m=0で発生していることを確認し、これらの位相が放出後に反転することが分かった。放出の発現機構を明らかにする上で極めて重要な結果であると考えられる。
GAMMA 10/PDXでは、静電プローブおよび高速カメラの計測から、低周波のモード構造と、高周波のBlob/Hole様構造の空間挙動を調査し、周方向速度が同程度であることが分かった。
LHDでは、多数の軽水素・重水素放電に対する多変量解析の適用により、同位体の違いがダイバータ粒子束分布へ変化をもたらす条件を調査した。これにより、非接触化による影響を切り分けるための基礎的なデータを取得した。
各装置で得られた結果を計6本の学術論文としてまとめてH30年度中に投稿し、全て受理された。
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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
NAGDIS-IIではプラズマ放出前後のパラメータ変化の時空間挙動が明らかとなるなど、当初の計画以上に進展している。GAMMA 10/PDXにおいても、現存の計測器から得られるデータの解析は概ね終わり、新たな計測器製作の指針を得た。申請当初予定していたLHDにおけるガスパフイメージングの準備は遅れているが、多変量解析のような新たな研究が進展している。これにより、いずれの装置の成果も学術論文としてまとめて発表することができている。
以上により、総合的な評価を（２）とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
条件付き平均計測により得られた結果から、非接触プラズマ中の輸送増大には中性粒子が重要な役割を担っている可能性が考えられる。NAGDIS-IIを用いて中性粒子密度の揺動計測を試みるとともに、各種物理過程の特徴周波数とプラズマ放出の位置関係から物理機構の理解を進める。GAMMA 10/PDXでは、高空間分解計測を可能とするためのプローブヘッドを新たに設計し、試作を始める。LHDでは機械学習や深層学習の適用から、非接触放電等によるダイバータフットプリント分布変形および輸送現象を調査する。LINDAコードによる非拡散的輸送有り・無しのシミュレーションにより、非接触プラズマ形成への影響および関係性を評価する。
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[Journal Article] Spatiotemporal Structure of Hα Emission from the Detached Plasma in GAMMA 10/PDX2019
Author(s)
H. Tanaka, M. Sakamoto, N. Ezumi, A. Terakado, K. Nojiri, T. Mikami, Y. Kinoshita, K. Kobayashi, M. Yoshikawa, J. Kohagura, and N. Ohno
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Journal Title
Plasma and Fusion Research
Volume: 14
Pages: 2402036
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Analysis of multipoint fluctuations in the transient discharge from attached to detached states in GAMMA 10/PDX2018
Author(s)
H. Tanaka, M. Sakamoto, N. Ezumi, K. Nojiri, A. Terakado, T. Mikami, Y. Kinoshita, K. Kobayashi, M. Yoshikawa, J. Kohagura, and N. Ohno
Organizer
12th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS2018)
Int'l Joint Research
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