2014 Fiscal Year Annual Research Report
非軸対称核融合プラズマの周辺磁場領域境界形状診断手法の確立と実用化
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24561019
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
板垣 正文 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (30281786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 裕 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40360929)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 核融合プラズマ / 周辺磁場構造 / 最外殻磁気面 / 磁気センサー / コーシー条件面法 / 非軸対称 / 渦電流 / 特異値分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合装置内部のプラズマ最外殻磁気面(LCMS)形状を知ることは、MHD平衡に関わる情報を引き出すために有用であり、運転制御上も重要である。JT-60等のトカマク型のように軸対称2次元プラズマに対しては、磁気センサー信号からプラズマ境界形状を同定するコーシー条件面（CCS）法が確立されている。
H24年度より、大型ヘリカル装置（LHD）の非軸対称3次元プラズマにCCS法を拡張適用する研究を進めた。CCS形状を真空容器形状に同期させた「ひねりCCS」を考案し、磁力線追跡で磁気島を再現する等、周辺磁場構造の同定精度を向上させた。
H25年度は、センサー位置を特異点とする境界積分方程式の組を離散化して得る連立1次方程式を特異値分解法で解く際に、特異値の並びに特徴的な段差が出現することを発見し、その段差よりも小さな特異値を打ち切れば、CCS上の節点数に依らずLCMSを最も高い精度で推定でき、かつ、必要センサー数を大幅に削減できた。さらに、この手法はセンサーノイズ耐性にも極めて優れていることを明らかにした。以上、開発した手法は実用レベルに達した。 H26年度は、CCS法解析において、真空容器壁を流れる渦電流の寄与を無視できない場合があることに鑑み、本研究で培った数理技法をさらに発展させ、渦電流分布そのものを逆推定する手法を開発した。CCS法で組み立てる境界積分方程式の各々に渦電流に関わる境界積分項を加えた。真空容器壁渦電流が顕著な京都工芸繊維大学の逆磁場ピンチ型装置RELAXに対してテスト計算を行い、手法の検証を進めた。
一連の研究成果はプラズマ・核融合学会誌で小特集として紹介された。今後、種々の型式の核融合実験装置への応用が期待される。
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