低アスペクト比RFPプラズマにおける自発電流に関する研究

• 研究課題/領域番号: 09J09943
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 大木 健輔 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2010年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2009年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: RFP / 低アスペクト比 / 自発電流 / ブートストラップ電流 / 高ベータ / RELAX / 誤差磁場 / プラズマ

研究概要

低アスペクト比RFPプラズマ装置「RELAX」において、高い自発電流割合を実現するための高性能化、すなわち高い電子温度、電子密度、ベータ値を目的とした装置の改造を完了させた。改造項目の一つである真空容器分割用ポロイダルフランジの改良により不整磁場が減少し、それにより、RFPプラズマがヘリカルに変形するQSH(準シングルヘリシティ)状態の発生率、持続時間が上昇した。このQSH状態はRFPの高閉じ込め性能化、高ベータ化へと繋がる重要な候補である。また、他の改造項目であるサドルコイル(アクチュエータコイル4×16個、センサーコイル8×16個)の配線や、そのフィードバック制御電源の開発、初期動作実験等を他の人と共同で行った。このサドルコイルフィードバックシステムにより、不整磁場が抑制され、プラズマの安定性やベータ値が向上するものと期待される。また、電子温度、密度分布を測定するための軟X線ダブルフィルター法装置、トムソン散乱計測装置、ダブルプローブ装置、140GHz干渉計等の開発、改良を他の人と協力して遂行し、電子温度分布の時間発展、中心電子温度等の測定に成功した。これは、自発電流の評価に必要な電子温度、密度分布の測定が大きく前進したことを意味する。また、プラズマを生成、制御する種々のコイル系の回路定数を種々に調整して、RFP状態の持続時間や温度、ベータ値等が最適になるプラズマを探索した。以上のように、低アスペクト比RFPにおける自発電流値の評価と高い自発電流割合の実現に関して、本研究は大きく貢献した。

研究成果

• [雑誌論文] Initial Result of Successive SXR Imaging Measurement in Low-A RFP (2011)
  • 著者名/発表者名: Akio SANPEI, Kensuke OKI, Mitsuru NAKAMURA, Akio HIGASHI, Hidehiko MOTOI, Daisuke FUKAHORI, Haruhiko HIMURA, Sadao MASAMUNE, Satoshi OHDACHI, Nobuhiro NISHINO, Takumi ONCHI, Ryuya IKEZOE
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 6 ページ: 2406096-2406096
  • DOI: 10.1585/pfr.6.2406096
  • NAID: 130002059603
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Helical Structure by Imaging Diagnostics in a Low-Aspect-Ratio Reversed Field Pinch (2011)
  • 著者名/発表者名: Takumi ONCHI, Ryuya IKEZOE, Kensuke OKI, Akio SANPEI, Haruhiko HIMURA, Sadao MASAMUNE, Nobuhiro NISHINO, Haruhisa KOGUCHI
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.80 号: 11 ページ: 80-80
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.114501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tangential Image of Helical SXR Emissivity Structure in Low-Aspect-Ratio RFP (2011)
  • 著者名/発表者名: Akio Sanpei, Kensuke Oki, Mitsuru Nakamura, Akio Higashi, Hidehiko Motoi, Daisuke Fukahori, Haruhiko Himura, Sadao Masamune, Satoshi Ohdachi, Nobuhiro Nishino, Takumi Onchi, Ryuya Ikezoe
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 巻: Vol.39 号: 11 ページ: 2410-2411
  • DOI: 10.1109/tps.2011.2160369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tangential soft-x ray imaging for three-dimensional structural studies in a reversed field pinch (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Onchi, R.Ikezoe, K.Oki, A.Sanpei, H.Himura, S.Masamune
  • 雑誌名: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 巻: Volume 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density Regimes of Low-Aspect-Ratio RFP Plasmas in RELAX (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaki SUGIHARA, Kensuke OKI, Ryuya IKEZOE, Takumi ONCHI, Akio SANPEI, Haruhiko HIMURA, Sadao MASAMUNE, Tsuyoshi AKIYAMA, Akira EJIRI, Keishi SAKAMOTO, Kazunobu NAGASAKI, Vladimir ZHURAVLEV
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Volume 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Progress in Low-A RFP Plasma Research in RELAX (2010)
  • 著者名/発表者名: Akio SANPEI, Ryuya IKEZOE, Takumi ONCHI, Kensuke OKI, Masaki SUGIHARA, Yuusuke KONISHI, Shin-ichi FUJITA, Mitsuru NAKAMURA, Akio HIGASHI, Hidehiko MOTOI, Haruhiko HIMURA, Sadao MASAMUNE
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: Volume 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extended operational regimes and MHD behavior in a low-aspect-ratio reversed field pinch in RELAX (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Ikezoe, K.Oki, T.Onchi, Y.Konishi, M.Sugihara, S.Fujita, A.Sanpei, H.Himura, S.Masamune
  • 雑誌名: PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION 巻: Volume 53
  • 査読あり
• [雑誌論文] MHD Properties of Low-aspect Ratio RFP in RELAX (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Masamune, A.Sanpei, R.Ikezoe, T.Onchi, K.Oki, T.Yamashita, H.Shimazu, H.Himura, R.Paccagnella
  • 雑誌名: Journal of Fusion Energy Vol.28 ページ: 187-190
• [雑誌論文] Characterization of MHD behavior in a low-aspect ratio RFP (2009)
  • 著者名/発表者名: R.IKEZOE, T.ONCHI, K.OKI, A.SANPEI, H.HIMURA, S.MASAMUNE
  • 雑誌名: Jouranl of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.8 ページ: 1031-1035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of equilibria in a low-aspect-ratio RFP (2009)
  • 著者名/発表者名: A.SANPEI, K.OKI, R.IKEZOE, T.Onchi, H.SHIMAZU, T.YAMASHITA, H.HIMURA, S.MASAMUNE
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.8 ページ: 1066-1069
  • 査読あり
• [学会発表] 低アスペクト比RFP装置RELAXの改造と最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大木健輔
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(石川県)
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Progress in characterization of low-A RFP plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Oki
  • 学会等名: 15th IEA/RFP Workshop
  • 発表場所: Wisconsin Institutes for Discovery, Madison(米国)
  • 年月日: 2011-10-11
• [学会発表] 低アスペクト比RFPプラズマの放電特性と最適化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大木健輔
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第27回年会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館(北海道)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] Experimental Research on Low-Aspect-Ratio Reversed Field Pinch (2010)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Oki
  • 学会等名: The 5th Japan-Korea Seminar on Advanced Diagnostics for Steady-State Fusion Plasma
  • 発表場所: 九州地区国立大学九重共同研修所(大分県九重町)
  • 年月日: 2010-08-28
• [学会発表] 低アスペクト比RFPプラズマにおけるヘリカルオーミック配位 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大木健輔
  • 学会等名: 平成21年度核融合科学研究所共同研究会「能動的制御による自己組織化高ベータプラズマの性能改善」
  • 発表場所: 核融合科学研究所(岐阜県)
  • 年月日: 2009-12-24
• [学会発表] 低アスペクト比RFPプラズマにおけるヘリカルオーミック配位 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大木健輔
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第26回年会
  • 発表場所: 京都市国際交流会館(京都府)
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] Rotating Helical Ohmic Configuration in a Low-Aspect-Ratio Reversed Field Pinch (2009)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Oki
  • 学会等名: 51st Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Hyatt Regency Atlanta (アメリカ、アトランタ)
  • 年月日: 2009-11-05