オーバーデンスプラズマにおけるBXOモード変換を用いた電子温度分布計測

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420885
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長崎 百伸 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (20237506)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 電子バーンスタイン波 / 電子温度計測 / オーバーデンスプラズマ / ラジオメータ

Outline of Annual Research Achievements

核融合プラズマにおいて、電子サイクロトロン波の吸収と放射は電子加熱・非誘導電流駆動や電子温度分布計測等に広く利用されている。従来、正常波（O-mode）や異常波（X-mode）といった電磁波が用いられているが、電磁波にはカットオフ密度と呼ばれるアクセス密度上限が存在し、カットオフ密度以上での電磁波の利用は困難である。高密度領域における電子温度分布計測の手法の一つとして、電子密度に関係なくプラズマ中を伝播可能な電子バーンスタイン波（Electron Bernstein Waves, EBW）の利用が提案されている。本研究は、プラズマ実験装置においてEBWを用いた電子温度分布計測を行い、高密度領域電子温度分布計測法としての可能性を探ることを目的とする。
有限ベータ効果を含む3次元磁場配位を考慮に入れたレイトレーシング計算コードKRAYを開発し、既存のアンテナシステムを用いた場合のOXモード変換効率の視線角依存性を求めた。その結果、スキャン可能視線角範囲内でモード変換効率として100%に近い値が得られることが明確になった。こうした計算結果を基に、既存ECHシステムを用いた伝送系を構築するとともに、EBW検出用8チャンネルラジオメータシステムを製作した。模擬信号を用いて1nWレベルの微弱信号を測定できることを確認するとともに、ノイズソースを用いて相対感度較正を行った。このラジオメータをHeliotron JにおけるNBIプラズマ実験に適用し、電子サイクロトロン放射を計測できることを確認した。本成果は、Plasma and Fusion Research誌に投稿中である。また、Heliotron Jプラズマ実験において、カットオフ密度以上のNBIプラズマにおいて有意な強度の信号が得られた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Columbia University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Columbia University
• [Int'l Joint Research] Max-Planck Institute for Plasma Physics(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Max-Planck Institute for Plasma Physics
• [Int'l Joint Research] CIEMAT(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: CIEMAT
• [Journal Article] Edge plasma responses to energetic-particle-driven MHD instability in Heliotron J (2016)
  • Author(s): S. Ohshima, S. Kobayashi, S. Yamamoto, K. Nagasaki, T. Mizuuchi, H. Okada, T. Minami, K. Hashimoto, N. Shi, L. Zang, K. Kasajima, N. Kenmochi, Y. Ohtani
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 56 Pages: 016009
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/1/016009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neoclassical parallel flow calculation in the presence of external parallel momentum sources in Heliotron J (2016)
  • Author(s): K. Nishioka, Y. Nakamura, S. Nishimura, H. Y. Lee, S. Kobayashi, T. Mizuuchi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima and F. Sano
  • Journal Title: Physics of Plasmas Volume: 23 Pages: 032511
  • DOI: dx.doi.org/10.1063/1.4944913
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Summary of ECRH/ECCD Presentations at EC18 (2015)
  • Author(s): K. Nagasaki
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 87 Pages: 02001
  • Open Access
• [Journal Article] Interpretation of Plasma Fluctuation Data from Combination Measurement of a Perpendicular-View Camera and a Langmuir Probe in Heliotron J (2015)
  • Author(s): L. Zang, T. Mizuuchi, N. Nishino, S. Ohshima, S. Yamamoto, Y. C. Sun, K. Kasajima, M. Takeuchi, K. Mukai, H. Y. Lee, N. Kenmochi, Y. Ohtani, K. Nagasaki, S. Kado, H. Okada, T. Minami, S. Kobayashi, N. Shi, S. Konoshima, Y. Nakamura, F. Sano
  • Journal Title: Fusion Science and Technology Volume: 68 Pages: 758-765
  • DOI: dx.doi.org/10.13182/FST14-862
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of a New Far Infrared Laser Interferometer in Heliotron J and First Results (2015)
  • Author(s): Y. Ohtani, S. Ohshima, N. Asavathavornvanit, T. Akiyama, T. Minami, K. Tanaka, K. Nagasaki, N. Shi, T. Mizuuchi, N. B. Marushchenko, S. Kobayashi, H. Okada, S. Kado, S. Yamamoto, L. Zang, G. M. Weir, N. Kenmochi, S. Konoshima, Y. Nakamura, Y. Turkin and F. Sano
  • Journal Title: Plasma and Fusion Research Volume: 10 Pages: 1402091
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1402091
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Electron Bernstein Emission Diagnostic for Heliotron J and LHD (2015)
  • Author(s): K. Nagasaki, Y. Nakamura, S. Kamioka, H. Igami, F. Volpe, T. Stange, K. Sakamoto, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, N. Kenmochi, Y. Otani, Y. Yoshimura, N. B. Marushchenko, T. Mizuuchi
  • Organizer: 25th International Toki Conference
  • Place of Presentation: Ceratopia Toki, Japan
  • Year and Date: 2015-11-03 – 2015-11-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3D Magnetic Field Effect on ECRH/ECCD in Helical Systems (2015)
  • Author(s): K. Nagasaki, T. Minami, H. Kenmochi, K. Sakamoto, Y. Nakamura, H. Okada, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, G. M. Weir, S. Konoshima, K. Hada, Y. Ohtani, X. Lu, H. Kishikawa, N. Asavathavornvanit, K. Murakami, Y. Yoshimura, H. Igami, T. Mizuuchi
  • Organizer: 20th International Stellarator-Heliotron Workshop
  • Place of Presentation: Greifswald, Germany
  • Year and Date: 2015-10-05 – 2015-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Issues on ECCD in Negative Triangular Tokamaks and DEMO Reactor (2015)
  • Author(s): K. Nagasaki
  • Organizer: 1st Negative Triangularity Tokamak Concept Reactor Workshop
  • Place of Presentation: Hefei, Anhui, People’s Republic of China
  • Year and Date: 2015-05-09 – 2015-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 京都大学エネルギー理工学研究所長﨑研究室
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/beam/index_j.html