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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Optimum injection of electron cyclotron heating

Research Project

Project/Area Number 16K18338
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science

Principal Investigator

辻村 亨  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00732744)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords核融合プラズマ / 電子サイクロトロン加熱 / プラズマ加熱 / 大型ヘリカル装置 / リアルタイム制御 / デポジション位置 / ミリ波
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、核融合プラズマにおいて有望な外部加熱法の一つである電子サイクロトロン加熱(ECH)の入射条件の最適化を目指すものである。昨年度まではECHの入射偏波に対してリアルタイム制御を行うことで、時間変化する電子密度分布に対して最適な入射偏波を実現し、高効率加熱の長時間維持に成功した。一方で、カットオフ密度の半分程度の高密度プラズマにおいては、屈折の効果により、一回通過吸パワーの減少が観測された。入射偏波に加えて、デポジション位置の制御による一回通過吸収効率の改善が必要であることが明らかになった。
そこで今年度は入射ターゲット位置も制御するリアルタイム制御系を構築した。様々な入射ターゲット位置と様々な電子密度分布に対するデポジション位置と吸収効率を、開発・改良した光線追跡コードを用いて評価し、その結果に関するデータベースを構築し、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたリアルタイム制御系に実装した。電子密度分布は、磁気軸位置での密度、LCFS位置での密度、そしてホロー分布の肩の位置での密度で特徴付けられるとした。
大型ヘリカル装置(LHD)において、デポジション位置のリアルタイム制御の実証実験を行った。数秒の放電パルスの間にガスパフにより、平均密度がカットオフ密度の半分程度まで増加するようなプラズマに対して制御を行った。入射アンテナのミラーの向きは2軸のモータにより変えられるようになっている。モータ回転速度の範囲内でアンテナは指令値に追随した。制御により、カットオフ密度の半分以下の密度領域で、制御が無い場合に比べて高効率加熱をより長く維持できていることが分かった。また電子サイクロトロン放射計測の変調信号成分の解析により、デポジションのピーク位置をプラズマ中心側により長く維持できていることも分かった。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] LHDにおける電子サイクロトロン波の入射偏波の最適化2019

    • Author(s)
      辻村亨
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 95 Pages: 139-144

    • Open Access
  • [Journal Article] Real-time control of electron cyclotron wave polarization in the LHD2018

    • Author(s)
      T. Ii Tsujimura, Y. Mizuno, T. Tokuzawa, Y. Ito, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, A. Ejiri, the LHD Experiment Group
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 131 Pages: 130-134

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.04.062

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 大型ヘリカル装置における電子サイクロトロン加熱の入射最適化に関する研究2019

    • Author(s)
      辻村亨
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Real-time injection control of electron cyclotron resonance heating power in LHD2019

    • Author(s)
      T. Tsujimura, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, R. Yanai, K. Yanagihara
    • Organizer
      23rd Topical Conference on Radiofrequency Power in Plasmas
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time control of ECH operation in LHD2019

    • Author(s)
      T. Tsujimura
    • Organizer
      22nd ITPA Integrated Operation Scenarios Topical Group Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHDにおける入射EC波の偏波のリアルタイム制御2018

    • Author(s)
      辻村亨、水野嘉識、徳澤季彦、伊藤康彦、久保伸、下妻隆、吉村泰夫、伊神弘恵、高橋裕己、江尻晶、LHD実験グループ
    • Organizer
      第12回核融合エネルギー連合講演会
  • [Presentation] Real-time control of ECRH polarization in LHD2018

    • Author(s)
      T. I. Tsujimura, Y. Mizuno, T. Tokuzawa, Y. Ito, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, A. Ejiri
    • Organizer
      2018 US-EU-Japan RF Heating Technology Workshop / US-Japan Workshop on RF Heating Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHDにおける電子サイクロトロン共鳴加熱の最適入射2018

    • Author(s)
      辻村亨、久保伸、下妻隆、吉村泰夫、伊神弘恵、高橋裕己、長壁正樹
    • Organizer
      第35回プラズマ・核融合学会年会
    • Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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