直線プラズマPANTAにおけるヘリウムビーム分光システムの開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26887047
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 小林 達哉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30733703)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: プラズマ熱輸送 / 非局所輸送 / プラズマ乱流

Outline of Annual Research Achievements

計画後半に当たる本年度は，最終目標であるプラズマ電子熱輸送の非線形性・非局所性の解析を重点的に行なった．核融合プラズマ装置に於いて，局所加熱ソースのモジュレーション実験（MECH; Modulation Electron Cyclotron Resonance Heating）を行い，電子温度の摂動を計測して熱輸送の非拡散性を議論した．計測された電子温度摂動のフーリエ解析を行い，モジュレーション周波数及びその奇数次高調波の振幅ディケイと位相差を観測した結果，拡散モデルで予測されるプロファイルと大きく異なることが判明した．特に高調波成分の振幅ディケイは拡散モデルで予測されるものに比べ極端に緩やかであった．すなわち，熱輸送係数に周波数依存性が存在することが示された．更に，モジュレーションの開始位置をプラズマの中心と周辺に設定した実験を行い，外向き・内向きに伝わるパルスの解析を行った．その結果，得られた熱輸送係数はパルス向きの依存性をもった．これらのことから，高温プラズマ中の熱輸送は拡散モデルでは表せないことが示された．更に観測の一般性を議論するため，様々な実験装置（核融合科学研究のLarge Helical Device，スペイン，CIEMATのTJ-II装置，韓国，NFRIのKSTAR装置，及び米国，General AtomicsのDIII-Dトカマク装置）において本解析を行った．どの装置に於いても熱輸送係数の周波数及びパルス伝播方向の依存性が確認され，拡散モデルの予測が観測を表さないことは普遍的であった．
また同時に，モジュレーション実験において，計測周波数の遅い計測装置を用いて，電子温度の高速な応答を再構成する手法の開発に成功した．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reconstruction of high temporal resolution Thomson scattering data during a modulated electron cyclotron resonance heating using conditional averaging (2016)
  • Author(s): T. Kobayashi, K. Ida, K. Itoh, M. Yoshinuma, C. Moon, S. Inagaki, I. Yamada, H. Funaba, R. Yasuhara, H. Tsuchiya, S. Ohdachi, Y. Yoshimura, H. Igami, T. Shimozuma, S. Kubo and T. I. Tsujimura
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Volume: 87 Pages: 043505pp1-4
  • DOI: 1063/1.4945258
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Azimuthal inhomogeneity of turbulence structure and its impact on intermittent particle transport in linear magnetized plasmas (2015)
  • Author(s): T. Kobayashi, S. Inagaki, M. Sasaki, Y. Kosuga, H. Arakawa, T. Yamada, Y. Nagashima, Y. Miwa, N. Kasuya, A. Fujisawa, S.-I. Itoh, and K. Itoh
  • Journal Title: Physics of Plasmas Volume: 22 Pages: 112301pp1-8
  • DOI: 10.1063/1.4934537
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] JFT-2Mトカマクにおけるリミットサイクル揺動の物理機構 (2016)
  • Author(s): 小林達哉，伊藤公孝，井戸毅，神谷健作，伊藤早苗，三浦幸俊，永島芳彦，藤澤彰英，稲垣滋，居田克巳，星野克道
  • Organizer: 第71回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] Heat pulse propagation experiments with a two-dimensional electron cyclotron emission diagnostic in KSTAR (2016)
  • Author(s): T. Kobayashi, K. Ida, G. H. Choe, G. S. Yun, H. K. Park, W. H. Ko, S. Inagaki, C. Moon, S.-I. Itoh and K. Itoh
  • Organizer: KSTAR conference 2016
  • Place of Presentation: Daejeon, Korea
  • Year and Date: 2016-02-24 – 2016-02-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] JFT-2MにおけるHモード遷移リミットサイクル時の電場，勾配，乱流の時空間発展 (2015)
  • Author(s): 小林達哉
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会年大
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-11-24 – 2015-11-27
  • Invited
• [Presentation] LHDにおける内部輸送障壁形成時の電子温度勾配及び熱輸送の解析 (2015)
  • Author(s): 小林達哉, 居田克巳, 伊藤公孝, 吉沼幹朗, 文贊鎬, 山田一博, 舟場久芳, 安原亮, 土屋隼人, 吉村泰夫, 伊神弘恵,下妻隆, 久保伸, 辻村亨, 稲垣滋, 伊藤早苗,LHD実験グループ
  • Organizer: 日本物理学会2015秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] Radial electric field bifurcation mechanisms during L-H transition in the JFT-2M tokamak (2015)
  • Author(s): T. Kobayashi, K. Itoh, T. Ido, K. Kamiya, S.-I. Itoh, Y. Miura, Y. Nagashima, A. Fujisawa, S. Inagaki, K. Ida, and K. Hoshino
  • Organizer: The 5th Asia-Pacific Transport Working Group International Conference (APTWG 2015)
  • Place of Presentation: Dalian, China
  • Year and Date: 2015-06-09 – 2015-06-12
  • Int'l Joint Research / Invited