2015 Fiscal Year Research-status Report
摂動磁場コイルで形成した閉磁気面によるトカマク・プラズマの立ち上げ改善
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26630469
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (90272723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
筒井 広明 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (20227440)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トカマク / プラズマ着火 / MHD平衡 / 磁気面 / 摂動磁場コイル / ECR / 電流分布 / MHD不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
４セットのポロイダル磁場コイルを巻き、トカマク放電の調整を行った。その結果、2.45 GHz, 2 kWのマイクロ波による電子共鳴で生成したプラズマを火種として、プラズマ電流：約 2 kA、放電時間：２秒程度のトカマク放電を実現した。しかしながら、研究室で製作したポロイダル磁場電源に用いているIGBTが壊れることを繰り返し、それを回避する保護回路を加える改良を行った。
再現性のよいプラズマ放電を目指して、放電制御検討のために運転シミュレータを作成した。モデルでは、プラズマ・真空容器・制御コイルの磁束結合を考慮して、連立回路方程式の時間発展を求める。プラズマは導体リングとして扱い、トカマクプラズマの力学的なバランスを記述する細いプラズマリングの平衡モデルを適用した。プラズマ位置は、真空容器の誘導電流・外部コイル電流の生成する磁場を計算し、各方向の電磁力が最小になるエネルギー最小点として決定した。シミュレータによる評価により、制御コイル電源に必要な電圧・電流仕様を決定した。また、磁気センサーとフィラメント電流近似法によるプラズマ位置の高速演算法を検討した。これを実験解析に適用し、算出されたプラズマ位置と高速カメラの発光強度を比較することで、精度の確認を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
実験を行う小型トカマク装置がH27年末にほぼ完成したが、研究室で製作したポロイダル磁場電源に用いているIGBTが壊れることを繰り返し、それを回避する保護回路を加えるのに手間取り、トカマク放電の調整があまり進まなかった。また、トロイダル磁場コイル通電に起因する水平誤差磁場が予想より大きく、水平磁場コイル電流による補正が十分できていない。放電時間は２ms程度まで伸びたものの、プラズマ位置のフィードバック制御はできておらず、放電の再現性が得られていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
トロイダル磁場コイル通電に起因する水平誤差磁場が想定したものより強いので、誤差磁場の３次元分布を詳細に測定する。その結果に基づいてトロイダル磁場コイルの設置位置調整を行い、誤差磁場の補正を軽減して、放電開始の運転領域を拡大させる。
作成した運転シミュレータによりフィードバック制御の利得を決定し、実際の放電に適用し、利得の最適化を実施する。その後、誤差磁場コイルで形成した閉磁気面配位でのプラズマ電流の立ち上げを行い、プラズマ断面形状の時間発展を磁気センサーとフィラメント電流近似法によって詳細に調べ、高速度カメラの映像と比較する。
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| Causes of Carryover |
高速度カメラを購入する予定であったが、小型トカマク装置の調整に手間取り本格的なトカマク放電ができなくて、試し撮りして機種を選定することができなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高速度カメラを購入する。
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