2021 Fiscal Year Annual Research Report

Frontier Exploration of Internal Transport Barrier Formation for Fusion Plasma by Electromagnetic Field Control

Research Project

Project/Area Number	19K03792
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	南貴司京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (40260046)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	プラズマ物理 / 磁場閉じ込め核融合炉 / プラズマ閉じ込め / 有理面 / 磁気島 / マルチパストムソン散乱計測 / プラズマ速度空間分布 / 電子内部輸送障壁
Outline of Annual Research Achievements	新たに電子サイクロトロン波電流駆動(ECCD)によりブートストラップ電流に加えてさらに電流を流すことにより電子内部輸送障壁が、どのような影響を受けるか調べた。実験は240kWの電子サイクロトロン波をプラズマに入射し入射角をN//=0.0から0.6まで変化させることによりECCDによる駆動電流によって電子内部輸送障壁が、どのように形成されるかNd:YAGレーザートムソン散乱計測により測定した。このとき電子密度をすべてのプラズマで同じ値になるようにガスパフを調整した。したがって形成のための閾値は、いずれの場合も同じであると言える。TRAVISコードによる計算ではN//=0.2-0.3において駆動電流が最大になり入射角がより大きい0.6では駆動電流が0.0とほぼ同じレベルまで逆に減少する。一方、実験では駆動電流が大きいN//=0.2-0.3の領域において閉じ込め改善領域が拡大するという結果が得られた。本実験では電子温度勾配がプラズマの外側に向かって平坦または逆に増加する領域が存在することが測定され、電流駆動により磁気島が形成された可能性を示している。従って磁気島形成により輸送改善領域が拡大したと考えられる。この拡大は電子の蓄積エネルギーを10%程度増加させる効果がある。一方中心部で電子温度が減少し閉じ込め改善の効果を弱めているため顕著な増加とはなっていない。ダブルポケルスセルのマルチパストムソン散乱計測装置(DPMP-TH)の開発を行った。設計は同じくガウシアンビームモデルを用いて行い、イメージリレーシステムを1系統から2系統に増加させることで、目標とするビーム伝送ができることを確認した。さらにデータ取得のためのポリクロメータの設計も行い十分な計測精度が得られる設計が可能なことを示した。本装置により計画通りビームパルスを遅延させることに成功した。