Development of Rapid Startup and Ignition Method for High-Beta Spherical Tokamaks by Use of Ultra-High Power Merging Heating

• Project/Area Number: 20H00136
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小野 靖 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30214191)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀内 利得 核融合科学研究所, その他部局等, 名誉教授 (00229220) ; 井 通暁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00324799) ; 田辺 博士 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (30726013) ; 宇佐見 俊介 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80413996)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥44,980,000 (Direct Cost: ¥34,600,000、Indirect Cost: ¥10,380,000); Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2021: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000); Fiscal Year 2020: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
• Keywords: 合体加熱 / 高ベータ化 / 第二安定化 / 球状トカマク / 点火

Outline of Research at the Start

２個のトカマクを合体するとポロイダル磁場の２乗に比例した高イオン温度を得る。この高出力合体加熱で，追加熱なし・安価な核融合プラズマ点火シナリオを確立する。磁場で決まる単位体積当たりの加熱出力を最大化するため，装置寸法を絞って高磁場化し，数keVのイオン温度と安定性が確保できる合体加熱を実現する。独自開発の２次元計測3種と粒子シミュレーションを画像比較して，合体生成される高ベータトカマクのホローな熱圧力・電流分布の安定性と輸送，特に絶対極小磁場と負磁気シアの効果を解明する。最後に合体加熱を制御して自在な熱圧力分布を形成し，中性粒子粒子ビームも駆使して合体加熱配位の安定化と輸送の最適化を試みる。