2016 Fiscal Year Research-status Report
電子加熱時のイオン及び電子系乱流と輸送特性の相関の実験的検証
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16K06947
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉田 麻衣子 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, 主幹研究員(定常) (20391261)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱輸送 / 電子加熱 / 乱流 / 磁気シア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ITERや原型炉における燃焼プラズマでの加熱は、核融合反応により生じたアルファ粒子による電子加熱が主体となる。JT-60を含む多くの装置において、電子を加熱する電子サイクロトロン加熱（ECH）を行うと、エネルギー閉じ込めの劣化やプラズマ回転の変化をもたらすことが観測されている。本研究では、DIII-DにおけるECH入射時の輸送と揺動の変化に関する実験について、熱輸送と密度揺動の比較、実験結果と理論モデルによる予測との比較を行った。
負磁気シア放電及び正磁気シア放電の両者において、Te/Tiの増加に伴う熱輸送の増加と低波数（kρs<1）密度揺動の増加が観測された（kは揺動の波数、ρsはイオンのジャイロ半径を示す）。また、負磁気シアの方が正磁気シア放電より、熱輸送の増加と低波数揺動の増加が小さいことも分かった。これらの結果は、ジャイロ運動論シミュレーションと整合している。これらの実験及び理論解析の結果により、正磁気シアではECHによりイオン温度勾配不安定性と捕捉電子不安定性の両方が不安定になるため熱輸送が大きく増加するのに対して、負磁気シアではそれらの乱流モードの増加が正磁気シアに比べ小さいため、熱輸送の増加も小さいという解釈に至った。一方、中間波数（kρs~1-5）揺動は、負磁気シア放電及び正磁気シア放電の両者において、Te/Tiの増加に伴う中間波数密度揺動の減少が観測された。この中間波数密度揺動のTe/TiないしはECHによる反応の理解は、今後の課題である。
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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
計画書通り、ITER標準運転シナリオである正磁気シアプラズマ、ITER定常運転シナリオの弱磁気シアプラズマ、原型炉を想定した負磁気シアプラズマにおいて、中性粒子ビーム加熱のみの場合と高パワー電子サイクロトロン加熱を重畳した場合のそれぞれの状態において、イオン系乱流と電子系乱流の空間分布を同時計測し、イオン系乱流揺動と電子系乱流揺動の特性と相関を明らかにした。また、イオン温度・電子温度・電子密度の空間分布を測定し、定常輸送解析により、粒子輸送係数、イオン熱輸送係数、電子熱輸送係数を評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
電子加熱と磁気シアのスキャンが可能な欧州の装置TCVにおいて関連する実験研究を行い、前回得られた特性の普遍性を検証する。
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| Causes of Carryover |
研究に必要なコード開発の費用減少のため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究に必要なコード開発。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Magnetic shear effects on plasma transport and turbulence at high electron to ion temperature ratio in DIII-D and JT-60U plasmas2016
Author(s)
M. Yoshida, G. R. McKee, M. Murakami, B. A. Grierson, M. Nakata, E. M. Davis, A. Marinoni, M. Ono, T. L. Rhodes, C. Sung, L. Schmitz, C. C. Petty, J. R. Ferron, F. Turco, A. M. Garofalo, C. T. Holcomb, C. M. Collins, W. M. Solomon
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Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 57
Pages: 056027
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Magnetic shear effects on plasma transport and turbulence at high electron to ion temperature ratio in DIII-D and JT-60U plasmas2016
Author(s)
M. Yoshida, G. R. McKee, M. Murakami, C. M. Collins, E. M. Davis, J. R. Ferron, A. M. Garofalo, B. A. Grierson, C. T. Holcomb, A. Marinoni, M. Nakata, M. Ono, C. C. Petty, T. L. Rhodes, L. Schmitz, W. M. Solomon, C. Sung, F. Turco
Organizer
26th IAEA Fusion Energy Conference
Place of Presentation
Kyoto, Japan
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Investigation of Sustainable Reduced-Power non-inductive Scenarios on JT-60SA2016
Author(s)
M. Romanelli, P. Aresta-Belo, G. Corrigan, L. Garzotti, D. Harting, F. Koechl, S. Saarelma, S. Wiesen, M. Wischmeier, R. Zagórski, T. Bolzonella, L. Pigatto, J. Garcia, P. Maget, E. de la Luna, N. Hayashi, T. Nakano, S. Ide, M. Yoshida, H. Urano
Organizer
26th IAEA Fusion Energy Conference
Place of Presentation
Kyoto, Japan
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Physics and modeling of toroidal rotation and torque sources in JT-60U2016
Author(s)
M. Honda, M. Yoshida, S. Satake, Y. Suzuki, N. Hayashi, K. Shinohara, A. Matsuyama, K. Kamiya, G. Matsunaga, S. Ide, H. Urano and M. Nakata
Organizer
18th International Congress on Plasma Physics
Place of Presentation
Kaohsiung, Taiwan
Year and Date
2016-06-27 – 2016-07-01
Int'l Joint Research / Invited
