アルベンイオンサイクロトロン波動による磁力線方向へのエネルギー輸送

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400531
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 市村 真 筑波大学, 数理物質系, 研究員 (10151482)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池添 竜也 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70582849)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 高エネルギーイオン / ICRF波動 / 波動粒子相互作用 / アルベンイオンサイクロトロン波動

Outline of Annual Research Achievements

核融合炉を目指した高温プラズマ中において、自発励起アルベン波動と粒子との相互作用の解明は、系外へのエネルギー異常輸送等の観点から重要な課題である。本研究課題では、ミラー磁場配位においてイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）高周波加熱により、磁力線に対して直角方向に入射されるエネルギーがプラズマ中に自発励起されるアルベンイオンサイクロトロン(AIC)波動との相互作用の結果、イオンのピッチ角散乱で開放端部へ輸送される過程の解明を目的としている。磁力線方向へのエネルギー輸送は、開放端磁場配位を活用したダイバータ模擬実験やICRF波動を用いたプラズマ推進等において、その制御の観点からも重要である。平成２６年度までに増設した複数のマイクロ波反射計ホーンアンテナを用いた計測に関して、アンテナを含む計測器の改良・調整を進展させて、当該高周波帯においてもヘテロダインシステムによる位相分離を可能とした。さらに、AIC波動や加熱に用いるICRF波動に伴う密度揺動信号にバイスペクトル解析を適用し、三波結合強度を評価し、GAMMA10プラズマ中で観測されていた駆動源が明らかでない揺動成分が、AIC波動や加熱ICRF波動との間の非線形結合で励起されていることを確認した。また、AIC波動間の差周波波動を励起する結合に興味深い径方向依存性が見出され、内部領域において顕著に励起されていることが明らかになった。さらに周辺領域では、100 kHz以下の広い低周波数帯にわたり強い非線形結合が生じており、乱流との相互作用によりスペクトルのピーク幅が広げられている可能性が示唆され、新しい知見を得ることができた。開発した反射計を用いて有意な波動構造計測ができるところまで進展し、波動の非線形結合によって励起された低周波数波動がイオンの磁力線方向の輸送を駆動することが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Wave excitation by nonlinear coupling among shear Alfvén waves in a mirror-confined plasma (2015)
  • Author(s): R. Ikezoe, M. Ichimura, T. Okada, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, S. Sumida, S. Jang, K. Takeyama, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima, and X. Wang
  • Journal Title: Phys. Plasmas Volume: 22 Pages: 90701
  • DOI: 10.1063/1.4930216
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] GAMMA10/PDXにおけるダイバータ模擬を目指したICRF加熱実験 (2016)
  • Author(s): ジャンソウォン，池添竜也，市村真，隅田脩平，平田真史，坂本瑞樹，岡田拓也，岩本嘉章，小野寺悠斗，板垣惇平，市村和也，中嶋洋輔
  • Organizer: 仙台プラズマフォーラム・電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-01-27 – 2016-01-28
• [Presentation] ICRF加熱を用いたGAMMA10/PDX高密度化実験 (2015)
  • Author(s): 隅田脩平，市村真，ジャンソウォン，平田真史，池添竜也，岡田拓也，岩本嘉章，板垣惇平，小野寺悠斗，坂本瑞樹，吉川正志，市村和也，福山淳, 中嶋洋輔
  • Organizer: 第5回ICRF加熱研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所（岐阜県土岐市）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] 吸収法による半導体検出器を用いたガンマ10アンカー部プラズマ計測 (2015)
  • Author(s): 平田真史，市村真，池添竜也，坂本瑞樹，岩本嘉章，岡田拓也，隅田脩平，ジャンソウォン，板垣惇平，小野寺悠斗，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10高温プラズマ中のアルベン波動の2点相関 (2015)
  • Author(s): 池添竜也，市村真，岡田拓也，板垣惇平，平田真史，坂本瑞樹，岩本嘉章，隅田脩平，ジャンソウォン，小野寺悠斗，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，王小龍，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10内部領域における反射計を用いたICRF波動の吸収と伝搬計測 (2015)
  • Author(s): 岡田拓也，池添竜也，市村真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，岩本嘉章，ジャンソウォン，板垣惇平，小野寺悠斗，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA 10/PDXにおけるアンカー部ICRF加熱によるプラズマの高密度化 (2015)
  • Author(s): 隅田 脩平，市村 真，ジャン ソウォン，平田 真史，池添 竜也，岡田 拓也，岩本 嘉章，板垣 惇平，小野寺 悠斗，坂本 瑞樹，吉川 正志，南 龍太郎，市村 和也，福山 淳,中嶋 洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10/PDXにおけるプラグ／バリア部ICRF高周波を用いた端損失プラズマ制御実験 (2015)
  • Author(s): ジャンソウォン，市村真，隅田脩平，平田真史，池添竜也，坂本瑞樹，岡田拓也，岩本嘉章，小野寺悠斗，板垣惇平，市村和也，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] GAMMA10セントラル部におけるマイクロ波反射計を用いた低周波波動励起の観測 (2015)
  • Author(s): 板垣惇平，池添竜也，岡田拓也，市村真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，岩本嘉章，ジャンソウォン，小野寺悠人，吉川正志，小波蔵純子，嶋頼子，中嶋洋輔
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス 豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
• [Presentation] Excitation of low-frequency waves via coupling between slow Alfvén waves in the GAMMA 10 tandem mirror (2015)
  • Author(s): R. Ikezoe, M. Ichimura, T. Okada, M. Hirata, T. Yokoyama, Y. Iwamoto, S. Sumida, K. Takeyama, S. Jang, T. Oi, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima
  • Organizer: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Savannah, USA
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement of the ICRF wave propagation in the internal region of plasmas by using reflectometers on GAMMA10 (2015)
  • Author(s): T. Okada, R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Hirata, S. Sumida, Y. Iwamoto, S. Jang, J. Itagaki, Y. Onodera, M. Yoshikawa, J. Kohagura, Y. Shima
  • Organizer: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • Place of Presentation: Savannah, USA
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GAMMA 10/PDXダイバータ模擬実験に向けたICRFによる熱及び粒子束制御の進展 (2015)
  • Author(s): 池添竜也，市村 真，平田真史，坂本瑞樹，隅田脩平，ジャンソウォン，岩本嘉章，岡田拓也，板垣淳平，小野寺悠斗，市村和也，中嶋洋輔
  • Organizer: 平成27年度第1回ダイバータ物理・工学合同研究会
  • Place of Presentation: つくばサイエンス・インフォメーションセンター（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-07-30 – 2015-07-31