2021 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of interaction among large-scaled energetic particle-driven fluctuations and micro-scaled plasma turbulences
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18K03589
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井戸 毅 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (50332185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 昭博 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00390633)
谷池 晃 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (50283916)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高速イオン励起不安定性 / 乱流 / 電場 / 重イオンビームプローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重イオンビームプローブ(HIBP)のイオン源の改良により計測精度が大幅に向上した。これにより、これまで計測されていた微視的乱流と考えらえる数kHzから100kHz程度の広帯域に広がる密度揺動に加え、より高い計測精度が必要な電位揺動の計測が可能になった。これらの揺動は中性粒子入射加熱(NBI)プラズマの中心近傍に励起され、電子サイクロトロン加熱(ECH)を重畳することにより、その振幅が増大することが明らかとなった。この改良に基づき、高速イオン励起帯状流（EGAM）存在下における広帯域揺動の振る舞いを調べた。EGAMに伴う高速イオンの輸送に起因すると考えられる径方向電場の変化とともに広帯域揺動は低減されるが、EGAM自身の揺動場と広帯域揺動の直接的な相互作用は観測されなかった。これはEGAMの周波数が広帯域揺動より高く、かつ大きな空間構造を持つため、広帯域揺動に対するEGAMの電場シアの効果が小さいためと考えられる。また、EGAMの振幅は広帯域揺動の振幅よりも10倍程度大きく、EGAMに対する広帯域揺動の影響も無視できる程度であると考えられる。
また、前年度に引き続き、捕捉高速イオンによる電位分布形成の検証実験を実施した。本年度は垂直NBI由来の捕捉高速イオンの効果を検出するために、NBIによるバルクプラズマのパラメータの変化に伴う電場の変化をできるだけ小さくすることを意図し、新古典理論に基づく両極性条件から弱い負電場、いわゆるイオンルート電場の形成が予想されるプラズマを対象として実験を行った。この結果、垂直NBI時に電位分布及びプラズマの密度分布を反映するHIBPの信号強度分布に凹凸のある特徴的な空間構造が初めて検出された。この空間構造がどのような3次元構造を持つか、トムソン散乱計測による電子温度分布および電子密度分布との比較を含め現在精査中である。
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