2020 Fiscal Year Annual Research Report
高ガイド磁場下での磁気リコネクション時の電子加熱機構の解明と制御手法の開発
| Project/Area Number |
20H01879
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
井 通暁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00324799)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 靖 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30214191)
神尾 修治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80705525)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 磁気リコネクション / 電子加速 / 球状トカマク |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
東京大学UTST装置における球状トカマクプラズマ合体生成中には、高トロイダル（ガイド）磁場下でのポロイダル磁場間のリコネクションが発生し、リコネクション点付近の電子はリコネクション（トロイダル）電場によって磁力線方向に加速される。同程度のトロイダル電場が発生するリコネクション下流領域においても、ほぼトロイダル方向を向いた磁力線に沿った電子加速が発生すると考えられるが、わずかに傾いた磁力線に沿って荷電分離が生じるため、リコネクション定常状態ではポロイダル面内電場とトロイダル電場の合成電場が磁場に直交し、電子加速が抑制されると考えられる。2020年度には、当初予定していた軟X線発光分布計測に加えて、不純物スペクトル発光分布計測を実施し、さらに2021年に構築予定であったポロイダル面内電場計測および分割型電極の導入を計画に先駆けて実施した。
不純物スペクトルの発光分布計測により、下流域磁力線に接触する位置に設置した電極を短絡することによって、磁力線に沿った電子加速が生じ、電極付近で高速の電子が生成されていることが観測された。リコネクション面にて計測した軸方向面内電場計測では、リコネクションX点よりも外側で正の電場、内側で負の電場が観測されており、これはガイド磁場下でのリコネクションにおいて発生する電位の四重極構造を示していると考えられるが、電極の接続に応じてEzの強度に大きな変化が観測された。電極開放時には面内電場の最大値が約9 kV/mであるのに対し、電極短絡時には最大値が約4 kV/m と半分程度に抑制されており、電極によって電子加速効果を制御可能であることが示された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
COVID-19により学生や研究協力者の実験参加に制約が生じたため、2021年度に予定していた計測器・制御系の開発を先行実施することとした。結果的に、当初予定していた研究内容を遂行できたことに加え、一部計測器や実験条件を先立って導入することによって効率的な計画推進が実現できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
先行して整備した面内電場計測を運用しながら、磁場揺動計測を実装し、電子加速に関する総合的な検証を行う。ガス供給システムの改善および球状トカマク生成シーケンスの最適化を行うことによって運転領域を拡大し、各種パラメータを変化させながら電子加速の機構解明および効率最適化を推進する。
|
