2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a new method for edge plasma control using scrape-off-laier in a toroidal plasma
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26630476
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
東井 和夫 核融合科学研究所, その他部局等, 名誉教授 (20093057)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ダイバータ / 電気的バイアス法 / スクレイプ・オフ層(SOL) / SOL電流 / 共鳴ヘリカル摂動磁場 / ELM / ダイバータ熱負荷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[目的]トカマクプラズマにおいてトロイダル分割した複数個のダイバータ板を用いた新たな電気的バイアス法により、閉じた磁気面のすぐ外側に存在するスクレイプ・オフ層(SOL)プラズマ中に磁力線方向電流(SOL電流）、径電場やポロイダル電場を駆動することによりコアプラズマ周辺部に励起される周辺局在化モード（ELM）やダイバータ板への熱負荷の新たな制御法の開発を目指す。
[研究成果] QUESTトカマク（九州大学応用力学研究所）において、高周波により生成した内側X点ダイバータ配位のSOLプラズマに対し、トロイダル方向に90°毎に配置したバイアス板を利用して電気的バイアス実験を行った。上側ダイバータ領域に設置したバイアス板とSOLプラズマ中の磁力線を介して接続されている下側ダイバータ板間に正負80Vの電圧を印加し電気的バイアスを行い、SOL及びダイバータプラズマへの影響を調べた。下側ダイバータ板をアース電位とし、正バイアス電圧を印加したとき、バイアス板から約0.7 Aが流出し、負バイアス時には約0.2Aが流入した。下側ダイバータ板は低負荷抵抗を介して接地されており、この負荷電圧降下から下側ダイバータ板を通過する電流を評価した。バイアス板で駆動したSOL電流の10％程度が接地した下側ダイバータ板に達した。この実験条件では、ダイバータバイアスにより駆動したSOL電流の経路長は、上下ダイバータ板間の磁力線接続長の約1/2と短く、下側ダイバータ板電流が駆動SOL電流に比べ相当小さいことは妥当な結果といえる。現状のQUEST装置ではSOL電流経路長が磁力線接続長より長くなる条件設定はできず、バイアス電源限界までのSOL電流駆動を実現できなかった。また、バイアス時にダイバータ板に達する粒子束分布が径方向に拡がるという結果が得られた。これは、ダイバータ板熱負荷の低減法の開発に有用な知見を与える。
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