non-inductive startup of supercoducting tokamak by ECH

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01062
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Uchida Masaki 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (90322164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (90183863)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 無誘導トカマク起動 / 電子サイクロトロン加熱・電流駆動

Outline of Final Research Achievements

Non inductive startup of Tokamak by electron cyclotron heating (ECH) and current drive (ECCD) in various aspect ratios of vacuum vessel poloidal cross section has been investigated in LATE. Limiters have been installed in top and bottom of the LATE device to vary the aspect ratio of poloidal cross section in the range of Kvv = 1.7 - 2.3 (Kvv is vacuum vessel elongation which is the ratio of vertical length to horizontal one of plasma production region). The results show that the formation of closed flux surfaces only by ECH is still possible for Kvv = 1.7 when we increase the decay index of external vertical field and incident microwave power.

Free Research Field

プラズマ理工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核融合トカマク装置では、コイルは超電導となるため起動時に印加できるループ電圧が低くなり、トカマク起動の信頼度低下が懸念される。本研究では、ループ電圧を全く用いることなくマイクロ波入射による電子サイクロトロン加熱のみでトカマク起動を行う実験を様々なプラズマ生成領域形状において行い、真空容器縦長度が小さくなるにつれて必要な外部条件領域が狭くなるものの磁気面形成が可能であることを明らかにした。また、それに必要な外部垂直磁場ディケイインデックスや入射電力の条件を明らかにした。本成果により電子サイクロトロン加熱によるトカマク起動が可能になれば、トカマク炉の性能向上、トカマク炉の建設費低減が期待される。