2019 Fiscal Year Research-status Report
トーラスプラズマにおけるHモード電場励起のメカニズム研究
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17K14898
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
小林 達哉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30733703)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズマ乱流 / 内部輸送障壁 / 水素同位体効果 / MHD揺動 / 反転磁気シア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，トーラスプラズマにおいてL-H遷移の際に発生する電場の生成機構を実験的に明らかにすること，及び，電場と乱流の相互作用を解析し，乱流 輸送抑制のメカニズムを明らかにすることである.本年度は，大型ヘリカル装置LHDにおいて低電子密度において典型的に観測される，内部輸送障壁の形成メカニズムとその強度にプラズマパラメータが与える影響に着目し，実験データ解析を行った．まず内部輸送障壁の強度を，非線形輸送拡散方程式の数値解とスケーリング則に基づいて定義した．次に，密度，磁気軸位置（MHD安定性および新古典安定性に関係するパラメータ），およびプラズマソースガスをそれぞれ独立に変化させた際に内部輸送障壁強度がどのように変化するか調べた．内部輸送障壁は，低密度時，内寄せ磁気軸で，特に重水素プラズマにおいて顕著にみられることがわかった．これらのコントロールパラメータによって様々なプラズマパラメータが同時に変化する．内部輸送障壁強度と高い相関を持って変化するプラズマパラメータを解明するため，主成分分析を用いてデータ解析を行った．その結果，密度プロファイルがピークする条件で典型的に強い内部輸送障壁が形成されることがわかった．
また，内部輸送障壁を崩壊させるMHD現象に関する研究を進めた．MHD揺動は5kHz程度の周波数で発生し，これが減速して行くことで内部輸送障壁が崩壊する．MHD揺動は発生時には半径方向に位相が2度反転する「複数奇関数的構造」を持つが，減速過程でこれが「偶関数的構造」に変化することが解明された．崩壊は中心部で磁気シアが弱まるか反転する条件で引き起こされることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の主目的であった TJ-II装置での実験研究は順調に進展し，成果は査読付き学術雑誌（Nuclear Fusion）や国際学会にて広く公開されている．さらに得られた知見を他の装置に波及させ，発展的成果を得ることができている．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では，得られた成果の総括を行うため，乱流と電場の相互作用がLH遷移に及ぼす影響に着目したspecial topic論文の執筆を行う．
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| Causes of Carryover |
最終年度の研究計画を考慮した際に，2019年度内に使用するより効果的に使用できると判断したため．研究成果発表の旅費や出版費に使用する予定である．
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