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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Study of the non-linear behavior of interchange MHD instability and its effect on the helical plasma confinement

Research Project

Project/Area Number 25289342
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science

Principal Investigator

渡辺 清政  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00249963)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 雅彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80455211)
徳沢 季彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90311208)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords交換型不安定性 / ヘリカルプラズマ / ミリ波反射計 / 非線形飽和
Outline of Annual Research Achievements

1. 平成26年度までにLHDに設置したミリ波反射計によるプラズマ速度の空間分布の計測から、マイナーコラプスを起こすような放電で観測される不安定性(ロックトモード様不安定性)発生時に共鳴有理面付近で速度がゼロになる領域が観測された。これは、磁気島の形成を示唆し、通常の交換型不安定性と異なる内部構造を持つことが分かった。また、ロックトモード様不安定性発生時の周波数減少時のプラズマフローの計測結果より、不安定性の揺動はEXBドリフトとともに回転しており、周波数の減速は、前半は共鳴有理面が径電場が小さい領域に移動すること、後半は径電場自体が小さくなることで起こることを明らかにした。また、回転変換や電子の密度、温度分布の計測結果を基にロックトモード様不安定性発生時のMHD平衡を再構築し安定特性を数値的に解析した結果、ロックトモード様不安定性発生時には、交換型不安定性の安定性指標であるメルシエ条件が大きく不安定化するだけでなく、テアリング不安定性の安定性指標であるΔ'も大きく不安定化していることが分かった。
2. LHDではECE(電子サイクロトロン放射)を使った電子温度の揺動観測からも不安定性の空間構造の観測を行っている。3次元の磁場配位構造を持つLHDにおいては、不安定性の空間構造を複数の視線での揺動測定が望まれる。一方、既設のECE計測装置はミラーを用い設置に広い空間を必要とし、複数設置することが困難である。そこで、金属レンズで直線型のコンパクトなECE受信システムを設計し、既設型のミラー方式のECE計測装置と同等の空間分解能を備えることができるかの検討を行った。LHDの典型的な実験条件(中心磁場1.5T)で利用するWバンド(75~110GHz)帯の電磁波について、レンズの設計と試作、性能試験を通じて、金属レンズでコンパクトなECE受信システムが構築可能なことを実証した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] カルロス3世大学(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      カルロス3世大学
  • [Journal Article] Distorted magnetic island formation during slowing down to mode locking in helical plasmas2017

    • Author(s)
      T. Tokuzawa, Y. Takemura, K.Y. Watanabe, S. Sakakibara, Y. Narushima, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, S. Inagaki, K. Ida, M. Yoshinuma, K. Tanaka, Y. Suzuki, I. Yamada, and the LHD Experiment Group
    • Journal Title

      Nuclear Fusion

      Volume: 57 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aa6d26

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Experimental Study on Slowing-down Mechanism of Locked Mode-like Instability in LHD2017

    • Author(s)
      Y. Takemura, K.Y. Watanabe, T. Tokuzawa, S. Sakakibara, Y. Narushima, M. Okamoto, S. Ohdachi, Y. Suzuki, K. Ida, M. Yoshinuma, H. Tsuchiya, I. Yamada and the LHD Experiment Group
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 12 Pages: 印刷中

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetohydrodynamic stability at the edge region in H-mode plasmas with long edge-localized-mode-free phases in the large helical device2016

    • Author(s)
      K.Toi, S.Ohdachi, R.Ueda, K.Y.Watanabe, Y.Suzuki, K.Ogawa, K.Tanaka, Y.Takemura and LHD Expt Grp
    • Journal Title

      Plasma Phys. Control. Fusion

      Volume: 58 Pages: 094002-1,-5

    • DOI

      10.1088/0741-3335/58/9/094002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] LHDにおけるロックトモード様不安定性の安定性解析2016

    • Author(s)
      渡邊清政,岡本征晃1,武村勇輝, 佐藤雅彦, 徳沢季彦, 榊原悟, L.Garcia
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
  • [Presentation] ロックトモード様不安定性の実験研究2016

    • Author(s)
      武村勇輝、渡邊清政、徳沢季彦、榊原悟、成嶋吉朗、岡本征晃、大舘暁、鈴木康浩、居田克巳、吉沼幹朗、土屋隼人、山田一博
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Invited
  • [Presentation] LHDにおける高空間分解ECE計測のための金属レンズ付きアンテナの開発2016

    • Author(s)
      竹原啓太, 徳沢季彦, 渡邉清政, LHD実験グループ
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
  • [Presentation] LHDにおけるロックドモード様不安定性発現時のプラズマ回転速度変化の観測2016

    • Author(s)
      徳沢季彦, 武村勇輝, 渡邊清政, 居田克巳, 吉沼幹朗, 榊原悟, 成嶋吉朗, 土屋隼人, 長山好夫, LHD実験グループ
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
  • [Presentation] Magnetic island formation in locked‐like mode in helical plasmas2016

    • Author(s)
      T.Tokuzawa, Y.Takemura, K.W.Watanabe, S.Sakakibara, Y.Narushima, H.Tsuchiya, Y.Nagayama, S.Inagaki, K.Ida, M.Yoshinuma, K.Tanaka, Y.Suzuki, I.Yamada, and LHD Experiment Group
    • Organizer
      26th IAEA Fusion Energy Conference
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-10-17 – 2016-10-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of oscillation of poloidal rotation velocity in LHD2016

    • Author(s)
      T. Tokuzawa, Y. Takemura, K.W. Watanabe, S. Inagaki, K. Ida, M. Yoshinuma, S. Sakakibara, Y. Narushima, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, K. Tanaka, I. Yamada, and the LHD Experiment Group
    • Organizer
      18th International Congress on Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Kaohsiung, Taiwan
    • Year and Date
      2016-06-27 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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