Non-inductive formation of overdense spherical tokamak with EB wave in the first propagation band by Gaussian beams

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26249142
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田中 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (90183863)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前川 孝 京都大学, エネルギー科学研究科, 名誉教授 (20127137) ; 打田 正樹 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (90322164)
• Project Period (FY): 2014-06-27 – 2017-03-31
• Keywords: 電子バーンスタイン波加熱・電流駆動 / オーバーデンスプラズマ / モード変換 / トカマクの無誘導形成

Outline of Annual Research Achievements

* 70GHzミリ波干渉計の水平コード本数を4本に増やし、電子密度の大半径方向分布をAbel逆変換の手法により求めた。これにより、UHR層の位置ならびにUHR層付近での密度勾配長を得る事ができるようになった。
* トロイダル方向に120°離れた2つの水平ポート (1R、5R) に、同じ視野角と接線半径を持つ視線でプラズマを見込む2つの20chAXUVピンホールカメラを設置した。ピンホールの直後には厚みの異なる Al及び AlとPolyimideの複合薄膜をそれぞれ3種類ずつ切り換えて挿入出来るようにした。得られた検出器出力信号強度をAbel逆変換した後、その放射強度の比から温度分布を推定した。
* 電子サイクロトロン共鳴（ECR）層がR=22.8cmにある時、5GHz、190kW、90ms のマイクロ波電力を左回りの楕円偏波で磁場に対して~75度傾けて入射することにより、遮断密度の約6倍に達する~1.8x10^18m^-3の電子密度を持つオーバーデンスプラズマを無誘導で立ち上げることができた。ミリ波干渉計による計測より、第２高調波ECR層は高域混成共鳴（UHR）層よりも低磁場側（トーラス外側）にあると見積もられた。これより、電子バーンスタイン（EB）波を第１伝播帯へ励起し、ほぼ磁気軸に位置するECR層まで伝播し、そこでバルク電子を加熱したと言える。
* 第２伝播帯にEB波を励起し、第２高調波ECR共鳴層での加熱を用いると、遮断密度の２倍弱の比較的低密度で~16kAのプラズマ電流まで無誘導で立ち上げることができた。しかし、電流と密度の積は第１伝播帯EB波による基本共鳴加熱よりも小さかった。

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。

Research Products

• [Journal Article] Non-inductive Production of Extremely Overdense Spherical Tokamak Plasma by Electron Bernstein Wave Excited via O-X-B Method in LATE (2016)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Uchida, T. Maekawa, K. Kuroda, Y. Nozawa, A. Yoshida, D. Watanabe, K. Takamatsu, A. Hoshino, D. Honda, T. Kawaharada
  • Journal Title: Proceedings of 26th IAEA Fusion Energy Conference Volume: IAEA-CN-234, EX/P4-45 Pages: 0040-1-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 電子バーンスタイン波による超臨界密度／オーバーデンス球状トカマクプラズマの加熱 (2017)
  • Author(s): 田中仁、打田正樹、前川孝、野澤嘉孝
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス、豊中市、大阪府
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] Magnetic activity in an over-dense spherical tokamak plasma formed by electron Bernstein wave on LATE (2017)
  • Author(s): R. Kajita, H. Tanaka, M. Uchida, Y. Nozawa, T. Kawaharada, K. Takamatsu, A. Hoshino, D. Honda, D. Watanabe, Y. Ohmura, Y. Sakai, H. Shirai
  • Organizer: 5th A3 Foresight Workshop on Spherical Torus
  • Place of Presentation: Fontaine Blanche Hotel, Kunming, Yunnan, China
  • Year and Date: 2017-02-15 – 2017-02-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Recent results on EBW experiments in LATE (2017)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Uchida, Y. Nozawa, T. Kawaharada, K. Takamatsu, A. Hoshino, D. Honda, D. Watanabe, Y. Omura, R. Kajita, Y. Sakai, H. Shirai, T. Maekawa
  • Organizer: The 5th Kyushu Workshop on Solenoid-Free RF-only ST Plasmas
  • Place of Presentation: Kyushu University, Kasuga, Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2017-02-02 – 2017-02-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Recent results on non-inductive startup of highly overdense ST plasma by electron Bernstein wave on LATE (2016)
  • Author(s): M. Uchida, Y. Nozawa, H. Tanaka, T. Maekawa
  • Organizer: Korea-Japan Workshop on Physics and Technology of Heating and Current Drive
  • Place of Presentation: Pohang Accelerator Laboratory, Pohang, Korea
  • Year and Date: 2016-12-14 – 2016-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電子バーンスタイン波による無誘導球状トカマク立ち上げのEC共鳴層位置に対する依存性 (2016)
  • Author(s): 田中仁、野澤嘉孝、河原田俊秀、高松恭平、星野新、本多大輝、渡辺大輔、大村侑司、梶田竜助、酒井陽介、白井玄佳、打田正樹、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 電子バーンスタイン波のみで維持された球状トカマクプラズマの電流を担う高速電子の軌道の発展と損失 (2016)
  • Author(s): 打田正樹、高松恭平、酒井陽介、野澤嘉孝、河原田俊秀、星野新、本多大輝、渡辺大輔、大村侑司、梶田竜助、白井玄佳、田中仁、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] ２周波数のマイクロ波を用いたECH/ECCDによる球状トカマクの無誘導形成 (2016)
  • Author(s): 野澤嘉孝、渡辺大輔、本多大輝、河原田俊秀、高松恭平、星野新、梶田竜助、大村侑司 白井玄佳、酒井陽介、打田正樹、田中仁、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 軟X線吸収法を用いたマイクロ波球状トカマクプラズマの電子温度の推定 (2016)
  • Author(s): 河原田俊秀、打田正樹、田中仁、前川孝、野澤嘉孝、本多大輝、高松恭平、星野新、渡辺大輔、白井玄佳、酒井陽介、大村侑司、梶田竜助
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 電子バーンスタイン波無誘導球状トカマク立ち上げ時の損失高速電子観察のための２次元CdTe検出器を用いたX線ピンホールカメラの開発 (2016)
  • Author(s): 高松恭平、酒井陽介、野澤嘉孝、河原田俊秀、星野新、本多大輝、渡辺大輔、大村侑司、梶田竜助、白井玄佳、打田正 樹、田中仁、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 電子バーンスタイン波によって駆動された高速電子から放射されるX線のエネルギー分布および空間分布のCdTe検出器による計測 (2016)
  • Author(s): 星野新、野澤嘉孝、河原田俊秀、高松恭平、本多大輝、渡辺大輔,大村侑司、梶田竜助、酒井陽介、白井玄佳、打田正樹、田中仁、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 電子バーンスタイン波のみで維持された球状トカマクプラズマの重イオンビームプローブによる空間電位分布の計測 (2016)
  • Author(s): 本多大輝,白井玄佳,酒井陽介,打田正樹,田中仁,野澤嘉孝,河原田俊秀,高松恭平,星野新、渡辺大輔,大村侑司,梶田竜助,前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] 電子バーンスタイン波のみで維持された球状トカマクプラズマにおける最外殻磁気面からのプラズマ噴出現象の観測 (2016)
  • Author(s): 渡辺大輔、梶田竜助、野澤嘉孝、本多大輝、河原田俊秀、高松恭平、星野新、大村侑司、白井玄佳、酒井陽介、打田正樹、田中仁、前川孝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会第33回年会
  • Place of Presentation: 東北大学青葉山キャンパス、仙台市、宮城県
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-02
• [Presentation] Measurement of Space Potential Distribution by HIBP in LATE (2016)
  • Author(s): D. Honda, H. Shirai, M. Uchida, H. Tanaka, T. Maekawa
  • Organizer: 8th Korea-Japan Seminar on Advanced Diagnostics for Steady-State Fusion Plasmas
  • Place of Presentation: Citadines Haeundae, Busan, Korea
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Startup and formation of spherical Tokamak by electron Bernstein waves at their first propagation band on LATE (2016)
  • Author(s): M. Uchida, Y. Nozawa, H. Tanaka, T. Maekawa
  • Organizer: US-Japan Workshop on RF Heating Physics 2016
  • Place of Presentation: Wohlfahrt TOYAMA, Toyama, Japan
  • Year and Date: 2016-05-18 – 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] エネルギー科学研究科プラズマ物性物理学分野
  • URL: http://plasma47.energy.kyoto-u.ac.jp/index.html