2021 Fiscal Year Annual Research Report
高密度プラズマ輸送解析に向けた電子バーンスタイン放射計測に関する研究
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18H01199
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
長崎 百伸 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (20237506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊神 弘恵 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (10390634)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電子バーンスタイン波 / 電子温度計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合プラズマにおけるエネルギー閉じ込めの物理機構を解明するためには、炉心領域での詳細な分布計測による輸送解析が必要不可欠である。電子サイクロトロン波を用いた従来の電磁波計測では、カットオフ密度と呼ばれる密度上限が存在するため、オーバーデンスプラズマでの電子温度分布計測が困難となっている。本研究の目的は、EBEと電磁波間のモード変換過程を実験的に明らかにするとともに、高密度プラズマでのEBE計測の有用性を示すことである。
開発した16チャンネルKa-バンドラジオメータを用いて、ヘリオトロンJ及びLHDにおいて、カットオフ密度を超えるオーバーデンスプラズマでECE信号の上昇を確認できた。BXOモード変換を計測するためのアンテナ視線方向の条件（OX窓）については、アンテナ視線方向をトロイダル方向、ポロイダル方向にスキャンしたところ、アンテナ視線方向をOX窓に向けたときにECE強度が最大となった。多重反射成分を除いた周波数スペクトルでは、32.5GHzでピークを持つ周波数スペクトルが得られた。磁場強度を変えたときのECE周波数スペクトルでは、BXOモード変換由来と考えられるECE周波数スペクトルが得られた。磁場強度の増加に伴う周波数スペクトルの増加傾向が見られており、共鳴磁場の位置変化に合わせて周波数がシフトしていることを示唆している。
LHDにおいても、高ベータ実験でのカットオフ密度を超えるプラズマにおいて、磁場強度1Tと0.75Tの2つの条件でBXOモード変換由来のECEを観測した。1Tの場合は37.5GHz、0.75Tの場合は36.5GHzで周波数スペクトルのピークとなった。磁気軸の磁場強度が1Tであるとすると、磁気軸でのEC共鳴周波数は28GHz、0.75Tの場合は21GHzとなるため、強いドップラーシフトが起きていることを示す結果が得られている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Numerical analysis of heat load distribution in Heliotron J with magnetic field tracing and plasma transport modeling2021
Author(s)
R Matoike, G. Kawamura, S. Ohshima, Y. Suzuki, M. Kobayashi, S. Masuzaki, S. Kobayashi, S. Kado, T. Minami, H. Okada, T. Mizuuchi, S. Konoshima, Y. Feng, H. Frerichs, K. Nagasaki
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Journal Title
Plasma Phys. Control. Fusion
Volume: 63
Pages: 115002
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Numerical investigation into the peripheral energetic-particle-driven MHD modes in Heliotron J with free boundary hybrid simulation2021
Author(s)
P. Adulsiriswad, Y. Todo, S. Kado, S. Yamamoto, S. Kobayashi, S. Ohshima, H. Okada, T. Minami, Y. Nakamura, A. Ishizawa, S. Konoshima, T. Mizuuchi and K. Nagasaki
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Journal Title
Nucl. Fusion
Volume: 61
Pages: 116065
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Isotope effect on zonal flow and its configuration dependence in low-density electron-cyclotron-resonance heated plasmas in Heliotron J2021
Author(s)
S. Ohshima, H. Okada, L. Zang, S. Kobayashi, T. Minami, S. Kado, P. Adulsiriswad, D. Qiu, R. Matoike, M. Luo, P. Zhang
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Journal Title
Plasma Phys. Control. Fusion
Volume: 63
Pages: 104002
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Development of a multi-channel 320 GHz interferometer for high density plasma measurement in Heliotron J2021
Author(s)
S. Ohshima, P. Zhang, H. Kume, C. Deng, A. Miyashita, S. Kobayashi, H. Okada, T. Minami, S. Kado, P. Adulsiriswad, D. Qiu, M. Luo, R. Matoike, T. Suzuki, S. Konoshima, T. Mizuuchi, and K. Nagasaki
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Journal Title
Review of Scientific Instruments
Volume: 92
Pages: 053519
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of Magnetic Configuration on Energy Confinement and Energetic-Particle-Driven MHD Modes in Heliotron J2021
Author(s)
K. Nagasaki, S. Ohshima, P. Adulsiriswad, Y. Yamanaka, S. Murata, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Konoshima, T. Mizuuchi, H. Okada, Y. Kishimoto, Y. Nakamura, A. Ishizawa, D. Qiu, M. Luo, A. Iwata, P. Zhang, C. Wang, M. Miyoshi, Y. Kondo, Y. Todo, S. Yamamoto, A. Cappa, N. Marushchenko, J. Proll, N. Smith
Organizer
28th IAEA Fusion Energy Conference
Int'l Joint Research
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