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2013 Fiscal Year Annual Research Report

トロイダルプラズマにおける閉じ込め改善モード遷移に対する新古典粘性の役割の検証

Research Project

Project/Area Number 23760812
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science

Principal Investigator

高橋 裕己  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00462193)

Keywordsポロイダル粘性 / 径電場 / 電極バイアス / プラズマ回転 / 閉じ込め改善 / LHD / ヘリカル / トロイダルプラズマ
Research Abstract

トロイダルプラズマにおける閉じ込め改善現象では、プラズマ中の径電場、あるいはそれに相当するプラズマ回転が鍵となる役割を果たす。電場・回転形成の機構の候補として『ポロイダル粘性がプラズマの回転速度に対して極大値を持つため、ポロイダル回転駆動力が粘性の極大値を超えた時に急激に回転が増大し、遷移を引き起こす』というシナリオが新古典理論から予測されている。
本研究では、トロイダルプラズマの閉じ込め改善に対する粘性の役割を検証するために核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)、並びに京都大学のHeliotron Jにおいて電極バイアス実験を行った。電極バイアス実験では、プラズマ周辺に挿入した電極を真空容器に対してバイアスする。電極バイアス実験には、(1) プラズマの径電場を外部から能動的に制御することが可能、(2) 電極電流の値から、プラズマ回転の駆動力とそれとバランスする粘性力を評価可能、という利点がある。
平成25年度のLHDでの電極バイアス実験では、これまでに実験が行われている磁場配位よりもさらに磁場リップルの大きい磁場配位を対象とした。今回のターゲットプラズマでは、これまでの磁場配位のプラズマよりも電気伝導率が大きいことがわかり、実験で用いたバイアス電源の仕様の範囲内では遷移は実現されないことが分かった。この結果は、実効的な磁場リップルが大きい配位では、粘性が増大し、遷移が起こりにくくなることを示しており、理論の予測結果を支持する結果である。
研究期間全体を通して、LHD並びに、Heliotron Jで磁場リップル構造の異なる、広範な磁場配位で電極バイアス実験を行い、ポロイダル粘性を理論的・実験的に評価した。さらに、これまでに東北大学ヘリアック装置、コンパクトヘリカルシステムで行われた電極バイアス実験で得られた粘性の値と比較し、実験と理論が良く整合することを明らかにした。

  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Extension of High Te Regime with Upgraded ECRH System in the LHD2014

    • Author(s)
      高橋裕己, 他23名
    • Journal Title

      RADIOFREQUENCY POWER IN PLASMAS

      Volume: 1580 Pages: 145, 152

    • DOI

      10.1063/1.4864513

  • [Journal Article] High Ion Temperature Plasmas using an ICRF Wall-Conditioning Technique in the Large Helical Device2014

    • Author(s)
      高橋裕己, 他10名
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 9 Pages: 1402050-1, 4

    • DOI

      10.1585/pfr.9.1402050

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extension of High Te Regime with Upgraded ECRH System in the LHD2014

    • Author(s)
      高橋裕己, 他25名
    • Journal Title

      Physics of Plasmas

      Volume: 印刷中 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transition of Poloidal Viscosity by Electrode Biasing in the Large Helical Device2013

    • Author(s)
      北島純男, 高橋裕己, 他21名
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: 53 Pages: 073014-1, 7

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/7/073014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extension of Operational Regime in High-Temperature Plasmas and the Dynamic-Transport Characteristics in the LHD2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他40名
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: 53 Pages: 073034-1, 7

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/7/073034

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study of Transition Mechanism Based on Ion Viscosity using Biasing Electrode in Heliotron J2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他15名
    • Journal Title

      Proceedings of 40th European Physical Society Conference on Plasma Physics

      Volume: 1 Pages: P2.174-1, 4

  • [Presentation] Realization of higher ion temperature plasmas using an ICRF wall conditioning technique in the Large Helical Device2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他10名
    • Organizer
      23rd International Toki Conference
    • Place of Presentation
      Toki, Japan
    • Year and Date
      20131118-20131121
  • [Presentation] Study of transition phenomena based on poloidal ion viscosity using a biasing electrode in helical system2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他32名
    • Organizer
      Joint 19th ISHW and 16th RFP workshop
    • Place of Presentation
      Padova, Italy
    • Year and Date
      20130916-20130920
    • Invited
  • [Presentation] Direct measurement of transmitting electron cyclotron beam through plasma on the Large Helical Device2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他15名
    • Organizer
      12th Asia Pacific Physics Conference
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] Study of Transition Mechanism Based on Ion Viscosity using Biasing Electrode in Heliotron J2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他15名
    • Organizer
      40th European Physical Society Conference on Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Espoo, Finland
    • Year and Date
      20130701-20130705
  • [Presentation] Extension of High Te Regime with Upgraded ECRH System in the LHD2013

    • Author(s)
      高橋裕己, 他23名
    • Organizer
      20th Topical Conference on Radio Frequency Power in Plasmas
    • Place of Presentation
      Sorrent, Itary
    • Year and Date
      20130625-20130628
    • Invited
  • [Remarks] ech.pdf

    • URL

      http://www.nifs.ac.jp/phprd/publications/ech.pdf

URL: 

Published: 2015-05-28  

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