Fast ion heating and plasmoid reconection driven by magnetic helicity injection

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03785
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Nagata Masayoshi 兵庫県立大学, 工学研究科, 特任教授(名誉教授) (00192237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊池 祐介 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00433326) ; 神吉 隆司 海上保安大学校(海上保安国際研究センター), 海上保安国際研究センター, 教授 (40524468) ; 福本 直之 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90275305)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スフェロマック / 球状トカマク / 同軸ヘリシティ入射 / プラズモイド / 磁気リコネクション / イオン加熱 / 磁化同軸プラズマガン

Outline of Final Research Achievements

We have performed current drive experiments of spherical torus (ST) plasmas by using the coaxial helicity injection (CHI) method in the HIST device of University of Hyogo. It notes that phenomena of multiple plasmoid formation have been observed by 2D internal magnetic field measurements in the CHI experiments. We have revealed that the plasmoid-driven magnetic reconnection plays an important role in formation process of closed flux of ST configurations. Also, we have found that the behavior of plasmoid oscillation is correlated with the intermitted ion heating.

Free Research Field

プラズマ核融合

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近、フュージョンエネルギー開発が注目されており、核融合炉の早期実現に向けて世界中で多くのスタートアップ企業が起業している。本研究はこれらのスタートアップ企業の中で革新的核融合方式で用いられている磁化同軸プラズマガンによるスフェロマック生成に軸電流を流すことで球状トカマク（ST）生成に発展させた研究である。本方式により大電流のプラズマを効率よく生成できれば、中心導体内のOHコイルが不要になり、低アスペクト比ST炉の早期実現に貢献できる。プラズモイド型磁気リコネクションがイオン温度の上昇につながる機構の発見の意義は大きい。さらに、太陽フレア―の高速リコネクションの機構の解明にも貢献する。