2021 Fiscal Year Annual Research Report
先進炉での非誘導・炉心プラズマ立ち上げに向けた共鳴速度空間制御加熱とその機構解明
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21H01067
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
出射 浩 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70260049)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 球状トカマク / 非誘導プラズマ立ち上げ / 電子サイクロトロン加熱電流駆動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに入射磁場水平方向屈折率（N//）を変え、準垂直入射（N// = 0.11）で高電子温度（~500 eV）、斜め入射（N// =0.75）で高電流（>80 kA）が達成されているが、準垂直入射時に維持されていた比較的高い電子温度が一旦、低下し始め ると、バルク電子による波動吸収が低下し、さらに温度が低下するといった現象が観測されている。有効なバルク電子加熱を維持するために、これまでガスパフ供給調整にて、高速・バルク電子による波動吸収・成長を制御していた。
新たにマスフロー制御による中性ガス供給のもと、低電子温度プラズ マから高電子温度プラズマに移行できることを見出した。高速電子由来の電子サイクロトロン輻射（ECE）を位相配列（複数）アンテナ素子で計測し、プラズマ電流の順・逆両方向で、受信強度の方向角分布を合成開口解析する。詳細な方向角分布解析に向け、新たな合成開口解析手法に取り組んだ。隣接する２点、連なる３点の ECE を模擬した熱雑音輻射源を区別し、高空間分解能で識別することに成功した。高電子温度プラズマに移行した放電で、併せて計測された斜め・垂直視野の硬X線の強度・エネルギー変化、トムソン散乱電子温度・密度分布変化から、高速電子、バルク電子成分の発展を検討する。これまで相対論的ドップラーシフト共鳴条件を満たす実空間領域を硬X線エネルギーとして観測された 50 keVの高速電子の共鳴速度比解析から検討していた。エネルギー範囲を限定せず、共鳴実空間・速度空間領域を表すことができるようになり、これまでに得られた準垂直・斜め入射実験での高電子温度・高プラズマ電流放電における加熱・電流立ち上げシナリオ検討の詳細を、２学会にて講演発表した。
高電子温度・高プラズマ電流の両立を目指した放電時の入射角（N//）掃引に向け、超音波モータシステムの開発に取り組み、ほぼ完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初、従来の合成開口解析法にて、プラズマ電流の順・逆両方向で受信強度方向角分布を評価する計画であったが、詳細な方向角分布解析に向け、新たな合成開口解析手法に取り組み、高空間分解能で方向角分布評価ができるようになったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
アノード電源部を用いた入射電力変調に向け、加熱電流駆動システム整備を進める。入射電力変調時の高速・バルク電子の応答、その後の変化から加熱、緩和過程を捉える。アンテナ真空容器内でのアンテナ角度の検出システムの整備を始め、開発した超音波モータを用いた放電中の入射角掃引による有効な高速電子・バルク電子加熱の両立をめざす。光線追跡・フォッカープランクコード解析から、高速電子加熱、バルク電子への緩和過程を明らかにする。
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