2017 Fiscal Year Annual Research Report
Verification of real-time polarization-controlled microwave reflectometry for magnetic field vector profile measurement
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16K14525
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
井 通暁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00324799)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ計測 / 核融合 / マイクロ波反射計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究最終年度は、トカマクプラズマに対してX波を入射した際に発生するO波成分を定量的に見積もるために、全波計算コードによる一次元／二次元モデル計算を行った。一次元モデルにおいては平面波を仮定した近似式と一致する傾向が得られたのに対し、二次元モデルにおいては入射波の空間的な広がりに起因するO波が、磁気シアが存在しない場合でも波動の伝搬軸以外の地点で発生することが明らかとなった。プラズマに入射した後は波面が平面ではなくなるため、位置によって波数ベクトルが伝搬軸からずれ、電磁波の感じる屈折率が変化することによってO波成分が現れていると考えられる。有限の大きさのアンテナでO波／X波成分を検出する際に、この空間広がりの効果を補正する必要がある。
また、プラズマに対して任意の偏波角を有する直線偏波のマイクロ波を入射するためには、アンテナの入力となる直交二偏波成分の位相を使用する周波数のそれぞれにおいて揃えながら、振幅を高速制御する必要がある。可変ゲインアンプによる振幅制御は4マイクロ秒程度で最終値に収束するが、その際に若干変化してしまう出力位相を補正するためにフェイズシフター等を用いた位相制御部を作成し、2 マイクロ秒以内での制御を達成した。これらの性能は、対象装置で必要とされる100kHzの制御周波数を満たしうる。
前年度に得られた成果を含め、本研究では提案手法の実現に不可欠な要素として、(1)全波計算コードによる定量評価、(2) 偏波角のリアルタイム制御を実現する振幅・位相制御部の性能評価、(3)最外殻磁気面の高精度推定手法の確立を実現することができた。
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