2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the localized reconnection by using the 3D millimeter imaging diagnostics
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17K18772
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
長山 好夫 日本大学, 理工学部, 特任教授 (10126138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高瀬 雄一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (70292828)
土屋 隼人 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (90509522)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / イメージング / 反射計 / 球状トカマク / プラズマ / MHD不安定性 / IRE / 位相干渉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波イメージング反射計（MIR）をTST-2球状トカマクの赤道面に設置して、半径の異なる2面の磁気面での電子密度揺動を観測した。これは６×６の受像機で0.5μs毎に測定できるものであり、世界唯一の乱流観測装置である。信号とプラズマ現象の対応を調べるために、本研究では内部輸送障壁（IRE）を観測する。IREはプラズマの磁気面を広範囲に破壊する激しい電磁流体力学的（MHD)不安定性であり、MIRの格好の試験材料である。昨年度までIREを捉えることができなかったが、トムソン散乱計測より中心電子密度が1.2×10^19 m^-3、軟X線計測よりプラズマ半径の60%の位置にIREが発生することがわかり、MIRの照射マイクロ波周波数範囲を23GHzまで下げる改良を行った。その結果、23.5GHzでIRE観測に成功した。IREの10μs前にポロイダル方向の幅８ｃｍ、半径方向の厚さ2cmのトロイダル方向に長い帯状構造が発生し、半径方向に半波長（＞５ｃｍ）動くことを発見した。
今回の実験の重要な発見は、（１）反射マイクロ波強度が100倍以上変化する、（２）髙強度時には位相が明確だが、低強度時には位相が不明確になること、である。IREベルト構造のマイクロ波散乱波の位相のふるまいから、強度が減少するのは、受信チャンネルに入ってくるマイクロ波の位相が２π以上違うものが混合していることから、位相の打ち消し合いが起こったものと判断される。真空でのマイクロ波波長が13mmであり、プラズマ内では波長伸長することから、チャンネル空間分解能40mmのプラズマが7mm以上傾くことになる。このプラズマの激しい変動は想像もしないものであり、確信するまでは慎重な検討が必要である。
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