トロイダル磁場を含む逆転磁場配位プラズマ生成の研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63580015
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 高橋 努 日本大学, 理工学部, 助手 (50179496)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島村 信 日本大学, 理工学部, 助手 (00059627) ; 野木 靖之 日本大学, 理工学部, 助教授 (90059569)
• Keywords: 逆転磁場配位プラズマ / トロイダル磁場 / 交流Z電流 / 回転不安定性の安定化 / 動的安静化 / バイアス磁場の増幅 / 多重極電流 / FRC

Research Abstract

トロイダル磁場を含む逆転磁場配位プラズマを生成するために加える電流は、配位形成時(領域1)には、バイアス磁場の増幅や損失の抑制、予備電離プラズマの電子密度や温度の増加に寄与し、配位形成後(領域2)に於いては回転不安定性の安定化に寄与することが明らかにされた。これらの寄与は、印加する電流が増加するにつれて顕著になった。しかし、過大な電流はキンク不安定性を引き起こした。この不安定性を抑制するためには交流を印加することが効果的であることがわかった。NUCTE実験装置で得られるプラズマに最大電流値60kA、最大角振動数4.5×10^5rod/sの減衰振動電流が印加され回転不安定性の安定化に必要な電流値や生成時に印加可能な電流値が調べられた。領域2における安定化電流値は、電流の実効値を考慮した理論値とほぼ一致した。角振動数に対する傾向は、実験範囲の最大角振動数(回転速度の約1.5倍)ではまだ不十分であり、動的安定化効果を考慮した理論と定性的に一致した。領域1については、増幅されたバイアス磁場が寿命の長い逆転磁場配置プラズマを生成できるバイアス磁場の上限値(約400ガウスで相当電流値約10kA)を越える電流値が印加されると生成されたプラズマの寿命は短くなり、そのプラズマの振舞いはバイアス磁場の大きい条件(400ガウス以上)で得られるプラズマのものとよく似ていた。n=1やn=2モ-ドの不安定性の成長はあらわれなかった。これらの振舞いがバイアス磁場の増加によるのか印加電流(トロイダル成分)の効果なのかは、はっきりとわかっていない。また、通常の逆磁場配置プラズマにおいて閉じ込め磁場の成分にないθ方向の振動磁場が生成後から配位が持続する間発生していることが明らかになった。θ方向、Z方向の依存性が調べられ、プラズマ表面にZ方向に流れる多重極電流が局所的に存在することがわかった。この電流の発生機構の解明も行われた。

Research Products

• [Publications] Tsutomu Takahashi et al.: "Stabilizrzion and Confinement of FRC Plasma" Proceeding of 12th International Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Resarch 1988. 2. 705-711 (1989)
• [Publications] Tsutomu Takahashi et al.: "Study of the FRC Plasma Motion in Confinement Field on NUCTE III" Proceeding of the 9th US Compact Toroid Sysposium. 1. 107-110 (1989)
• [Publications] Tsutomu Takahashi et al.: "Photodiode Measurements in NUCTE II" Revaota Brasileira de Fisica. 19. 113-126 (1989)
• [Publications] Yasuyuki Nogi et al.: "Stabilization of Rotational Instability in FRC by an Axial Current" Proceeding of US-Japan Workshop on FRC and 11th US-Japan Workshop on Compact Toroids. 1. (1990)
• [Publications] 野木靖之,他: "FRCプラズマに加えられた安定化電流の空間分布" プラズマ核融合学会第6回秋季講演会予稿集. 1. 111-111 (1989)
• [Publications] 高橋努,他: "FRCプラズマにおけるB_θ磁場の動揺" プラズマ核融合学会第7回年会予稿集. 1. (1990)