2018 Fiscal Year Annual Research Report
Modeling of the plasma response by the externally applied magnetic field and the validation using imaging diagnostics
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26249144
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
大舘 暁 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00270489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 康浩 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20397558)
山本 聡 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70397529)
河村 学思 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70509520)
榊原 悟 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (90280594)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁気島 / トモグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トーラスプラズマを対称な２か所の位置より観測することで、トロイダル方向に不均一な変形を検出し、トーラスプラズマの磁場構造とその変化を検出することを目的として研究を行った。米国のDIII-Dトカマクにおいて、互いに120度離れた位置からのデータを用いて、プラズマの磁場の内部構造(m/n = 2/1, 3/1 4/1の磁気島の重ね合わせ）の検出に成功した。当初は２点でのイメージの差分に着目したが、データの精度が高く局所データの再構成（逆変換）が可能であると考え、逆変換の手法の開発に注力した。現在の計測における逆変換の難しさの原因の一つは視野の狭さにある。2台のカメラは設置位置の関係でプラズマの下部の一部しか観測していない。このような状況に有効な手法として、プラズマの摂動を大域的なパターンの線形和として表現し、各項の係数を実験データから決定するという手法が考えられる。核融合研究の初期から使われていた技法であり、当時は直交性が保証されるパターンを使って、最小二乗推定によって係数の決定を行っていた。近年急速に発展しているスパースモデリングを用いれば、厳密に直行しないパターンを使っても展開係数の決定を行うことができる。旧来のフーリエ・ベッセル展開を使った展開手法と、斎藤のラプラシアン固有関数を使った級数展開を、DIII-Dのような非円形トカマクや、ヘリカルプラズマのような円形から遠い形状を持つプラズマに対して試みた、核融合プラズマでよく観測されるような構造、例えば磁気島的な構造をどちらもよく表現できることが分かった。
このような展開法を使って接線方向からトーラスプラズマを観測した画像を使用して、断面像への逆変換を行うことができるかについて数値テストを行い、L1正則化を用いることで、視野が限られる場合にも、ノイズは大きくなるものの再構成は十分可能であることをたしかめることができた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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