高周波ジュール放電によるヘリアック・プラズマ生成と電子閉じ込め時間計測の研究

• 研究課題/領域番号: 05680426
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 北島 純男 東北大学, 工学部, 助教授 (30161475)
• 研究分担者: 高山 正和 東北大学, 工学部, 助手 (20236368) ; 竹内 伸直 東北大学, 工学部, 助手 (80005420)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1993年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: プラズマ / 核融合 / ステラレーター / ヘリアック / ジュール放電 / 粒子閉じ込め時間 / RF放電 / ECH

研究概要

東北大学ヘリアック装置において、真空容器外部に巻いたRFコイルを用いて、ヘリアック磁界配位中に高周波ジュール放電によるプラズマを生成することに成功した。周波数5〜20KH_Zのジュール放電により、電子密度10^<10>〜10^<12>cm^<-3>、電子温度5〜10eVのプラズマがヘリアック配位中に安定に維持されることが実験的に確証された。RFコイル電流を変えることにより密度制御が可能であり、また、磁界の大きさは、ECHプラズマの様に共鳴磁界で制限されることなく自由に変更して放電を行うことが可能である。高周波ジュール放電プラズマの径方向圧力分布は、種々のヘリアック配位に依存して分布し、局所的な放電は起きていないことも確認された。電子密度の減衰から求めた粒子閉じ込め時間は、電子温度に反比例し、磁界の大きさに比例している。実験より求めた閉じ込め時間は新古典拡散から予想される値の約1/100倍、ボーム拡散から予想される値の約10倍である。高周波ジュール放電プラズマの立ち上がり時間が注入ガス圧に逆比例することが確認でき、この立ち上がり時間から電子の閉じ込め時間を導き出せる可能性が明らかとなった。