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2012 Fiscal Year Annual Research Report

タンデムミラー端部及び高出力中性粒子ビームを用いたダイバータ・ELM模擬研究

Research Project

Project/Area Number 24360378
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

中嶋 洋輔  筑波大学, 数理物質系, 教授 (00188939)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坂本 瑞樹  筑波大学, 数理物質系, 教授 (30235189)
吉川 正志  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00272138)
西野 信博  広島大学, 工学研究科, 准教授 (70243590)
市村 真  筑波大学, 数理物質系, 教授 (10151482)
庄司 主  筑波大学, 核融合科学研究所, 准教授 (00280602)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywordsプラズマ・核融合 / ダイバータ模擬 / プラズマ・壁相互作用 / タンデムミラー / イオン粒子束計測 / 熱流計測
Research Abstract

平成24年度では、ガンマ10タンデムミラー装置西端部ミラーコイルの中心から中心軸外側に向かって30cmの位置(ZEXIT=30)にあるカロリーメータと方向性プローブの複合計測器を用いて、イオンサイクロトロン周波数帯高周波(ICRF)波動生成プラズマにおいて端部ミラー出口から流出してくる端損失プラズマの熱流束密度と粒子束密度を計測した。また、同時にコイルから300cm離れた位置にあるイオンエネルギー分析器によるイオンエネルギーの直接測定も行った。これらの測定の結果からプローブとカロリーメータによって求められた端損失イオンの温度は、直接測定結果と良い一致を示し、磁力線に沿った実効的なイオン温度が100eVから400eVの範囲で高周波波動の電力によって容易に制御可能であることを見出した。
また、セントラル部の密度と端損失粒子束密度の関係も調べられ、プラズマ線密度と粒子束密度がよい直線的な関係になることが判明した。この結果から、端損失粒子束密度もガスパフによるプラズマ密度の調節により制御可能であることが分かった。一方、ガンマ10の極小磁場アンカー部に、新たな高周波波動に寄る追加熱実験を行い、端損失イオン流の大幅な増強に成功した。このことから隣接するミラーセルに於けるプラズマ追加熱の有効性が確認された。
更に、電子サイクロトロン加熱(ECH)をICRF生成プラズマに重畳することにより、熱流束密度が画期的に増加することが分かった。今回、380kW 5msの短パルスECHの重畳により、ITERダイバータ板の熱負荷に匹敵する10MW/m^2を超える熱流束の発生に成功した。
これらの結果は、ガンマ10の端損失プラズマ流を用いたダイバータ模擬研究を進める上での、その基本的性能を明らかにし、今後の本格的なダイバータ模擬実験に向けての重要な指針を与えるものと言える。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ガンマ10西エンド部で測定した端損失プラズマ流の熱流密度が、ITERダイバータ板の熱負荷に匹敵する熱流であることを示せたことで、初期の目的の一つを達成していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

昨年度得られた結果を踏まえて、更に高熱流束のプラズマ流発生に向けた研究を進め、熱流束の空間分布や拡散過程などの特有の挙動について知見を得る。これらと並行して、中性粒子ビームによるELM模擬に向けた準備研究を進めて行く。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

24年度未使用額については、3月末に実験装置(電離真空計等)を購入した支払いが4月になったものである。

  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] Recent Results of Divertor Simulation Research Using an End-cell of a Large Tandem Mirror Device2013

    • Author(s)
      Y. Nakashima
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of End-Loss Ion Flux for Application Studies of the Plasma Flow from the End Mirror Exit of GAMA 102012

    • Author(s)
      Kazuya Ichimura
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Divertor simulation study using the GAMMA 10 end-mirror cell2012

    • Author(s)
      Hisato Takeda
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 7

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] GAMMA10/PDXタンデムミラー端部におけるダイバータ模擬実験の進展2012

    • Author(s)
      中嶋洋輔
    • Organizer
      プラズマ.核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      福岡県春日市クローバ-プラザ
    • Year and Date
      2012-11-28
  • [Presentation] GAMMA10/PDXにおけるダイバータ模擬プラズマの特性評価2012

    • Author(s)
      大木健輔
    • Organizer
      プラズマ.核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      福岡県春日市クローバープラザ
    • Year and Date
      2012-11-28
  • [Presentation] 背景プラズマコードのGAMMA 10ダイバータ模擬への適応2012

    • Author(s)
      武田寿人
    • Organizer
      プラズマ.核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      福岡県春日市クローバープラザ
    • Year and Date
      2012-11-28
  • [Presentation] GAMMA10エンド部における高密度イオン流の生成2012

    • Author(s)
      市村和也
    • Organizer
      プラズマ.核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      福岡県春日市クローバープラザ
    • Year and Date
      2012-11-28
  • [Presentation] Characteristics of High Heat-flux Generation and Divertor Simulation Experiments in the End-cell of the GAMMA 10/PDX Tandem Mirror2012

    • Author(s)
      中嶋洋輔
    • Organizer
      第22回土岐コンファレンス
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市セラトピア土岐
    • Year and Date
      2012-11-21
  • [Presentation] Measurements of plasma density and temperature near a V-shaped target of a divertor simulation experimental module in GAMMA 102012

    • Author(s)
      大木健輔
    • Organizer
      第22回土岐コンファレンス
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市セラトピア土岐
    • Year and Date
      2012-11-20
  • [Presentation] Improvement of heat conduction analysis of a small thermal probe2012

    • Author(s)
      松浦寛人
    • Organizer
      第22回土岐コンファレンス
    • Place of Presentation
      岐阜県土岐市セラトピア土岐
    • Year and Date
      2012-11-19
  • [Presentation] Plasma Characteristics of the End-cell of the GAMMA 10 Tandem Mirror for the Divertor Simulation Experiment2012

    • Author(s)
      中嶋洋輔
    • Organizer
      第22回国際原子力機構核融合エネルギー会議
    • Place of Presentation
      アメリカ合衆国,サンディエゴ
    • Year and Date
      2012-10-09
  • [Presentation] INVESTIGATION OF THE PLASMA HEATING EFFECTS ON THE END-LOSSION FLUX OF THE TANDEM MIRROR GAMMA 102012

    • Author(s)
      市村和也
    • Organizer
      開放端プラズマ閉じ込め国際会議
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市国際会議場
    • Year and Date
      2012-08-30
  • [Presentation] FIRST RESULTS AND FUTURE RESEARCH PLAN OF DIVERTOR SIMULATION EXPERIMENTS USING D-MODULE IN THE END-CELL OF THE GAMMA 10/PDX TANDEM MIRROR2012

    • Author(s)
      中嶋洋輔
    • Organizer
      開放端プラズマ閉じ込め国際会議
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市国際会議場(招待講演)
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] MODELING OF PLASMA TRANSPORT IN THE MAGNETIC MIRROR CONF IGURATION (GAMMA IO)2012

    • Author(s)
      古田哲朗
    • Organizer
      開放端プラズマ閉じ込め国際会議
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市国際会議場
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] Numerical simulation study for background plasma in the GAMMA 10 end-mirror cell2012

    • Author(s)
      武田寿人
    • Organizer
      開放端プラズマ閉じ込め国際会議
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市国際会議場
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] MEASUREMENT OF DIVERTOR HEAT FLUX AT THE END-CELL OF THE GAMMA 102012

    • Author(s)
      松浦寛人
    • Organizer
      開放端プラズマ閉じ込め国際会議
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市国際会議場
    • Year and Date
      2012-08-28
  • [Presentation] Recent Results of Divertor Simulation Research Using an End-cell of a Large Tandem Mirror Device2012

    • Author(s)
      中嶋洋輔
    • Organizer
      第20回プラズマー表面相互作用に関する国際会議
    • Place of Presentation
      ドイツ連邦共和国, アーヘン
    • Year and Date
      2012-05-21

URL: 

Published: 2014-07-16  

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