Experiment study of Interchange MHD instability under the anisotropic pressure distribution

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K03910
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: WATANABE KIYOMASA 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00249963)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 關 良輔 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80581066) ; 武村 勇輝 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (60705606)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: MHD平衡 / 非等方圧力 / MHD安定性 / ビーム圧力 / 磁気計測

Outline of Final Research Achievements

In order to investigate the effects of the pressure anisotropy on the MHD instability in the helical plasmas, we analyze the pressure anisotropy dependence of magnetic fluctuation amplitude in the discharges with anisotropic pressure heated by the various heating source in the LHD experiments. As the results, we obtain the following results. The more anisotropic in the dominantly tangential pressure, the larger the magnetic fluctuation amplitude due to the　resistive interchange instabilities becomes large. The results are consistent with a theoretical prediction based on Kruskal-Oberman model in terpsichore code, which is a MHD instability analysis code based on the three dimensional MHD equilibrium with anisotropic pressure, and it is developed by W.A.Cooper.

Free Research Field

熱化プラズマ核融合

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

テストLHD実験で達成された経済的な核融合炉心と同等のベータ値を持つプラズマは、主として接線NBIにより加熱されることによる圧力非等方性により、抵抗性交換型不安定性が安定化された結果、高いベータ値が実現された可能性が高いことがわかり、LHDの高ベータ放電のMHD安定特性はそのまま炉心プラズマへの外挿が難しいことがわかった。一方、核融合炉では磁気レイノルズ数がLHDの高ベータ放電より10倍から100倍高い領域で運転することになるので、この場合は依然として、交換型不安定性はベータ値の運転領域を制限しない可能性も高く、この効果の検証が今後の課題であることが明らかになった。