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スフェリカル・トーラスへのコンパクト・トロイド入射とその進行過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 10680476
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関姫路工業大学

研究代表者

永田 正義  姫路工業大学, 工学部, 助教授 (00192237)

研究分担者 福本 直之  姫路工業大学, 工学部, 助手 (90275305)
宇山 忠男  姫路工業大学, 工学部, 教授 (00093378)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1998年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード球状トーラス / 磁気ヘリシティ / コンパクトトーラス / 磁気リコネクション / スフェロマック / マージング / 電流駆動 / プラズモイド / ヘリシティ電流駆動 / スフェリカルトカマク / ヘリシティ注入 / 磁気揺動 / 自己組織化 / プラズマ流速 / イオン加熱 / スフェリカルトーラス / コンパクト・トーラス / ヘリシティ入射 / MHD緩和
研究概要

本申請研究で得られた成果の概要は以下の通りである。
1.球状トーラス装置(HIST)の装置改良を実施することによって、プラズマ電流の維持時間が4msから最長8msまで延長することができた。配位維持の間、磁界信号に観測されたコヒーレントな揺動について解析を行った結果、外部トロイダル磁界を増大させるに従い、不安定モードがn=1モードから0に移行し、軸対称性がよくなることがわかった。外部トロイダル磁界がゼロの場合(スフェロマック配位に対応)、オープン磁束のn=1キンク変形が電流駆動に重要な役割を果たすことがわかった。一方、ST配位になると、軸対称性が格段によくなることから別の機構が考えられ、我々はヘリシティ源である磁化同軸プラズマガンからのプラズモイドの繰り返し生成とXポイント付近での磁気リコネクション・マージングがST配位の電流維持にとって重要であることを明らかにした。
2.外部磁場と入射コンパクトトーラス(CT)プラズモイドとの相互作用について、先ずFACT装置を用いてその予備実験を行い、磁場に垂直方向に入射CTがシフトする現象の解析、およびCTの磁場中進行過程において、どのようなドラッグ力を受けるのかについて調べた。これまで提唱されているモデルでは、運動エネルギー>磁気エネルギーの条件でCTの貫通距離が決定されることになっているが、実験ではその条件よりも深くCTが浸透することが観測された。これはCTプラズマ中で起きるホール効果が外部磁場の圧力と張力による制動力を緩和することが要因であることを考察した。また、同時に磁気リコネクションにおけるホール効果の重要性を示した。観測されたCTのシフト現象は、JFT-2M装置での入射実験でも同様に観測していることから、共通の現象であり、CTの中心対称軸上を流れるポロイダル電流と外部トロイダル磁界とのローレンツ力に起因することを示した。

報告書

(4件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] M.Nagata et al.: "Behaviour of compact toroid injected into an external magnetic field"Nuclear Fusion. 41. 1687-1694 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.R.Jarboe, M.Nagata et al.: "Current Drive Experiments in the HIT-II Spherical Tokamak"Nuclear Fusion. 41. 679-685 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ogawa, M.Nagata et al.: "Compact toroid injection as fueling in the JFT-2M tokamak"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 454-458 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Miyazawa, M.Nagata et al.: "Design of spheromak injector using conical accelerator for Large Helical Device"Fusion Engineering and Design. 54. 1-12 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 福本直之, 永田正義, 他: "コンパクトトロイド入射装置め性能とトカマクプラズマへの入射初期実験"電気学会論文誌. A119. 1300-1305 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Nagata et al.: "Behaviour of compact toroid injected into an external magnetic field"Nuclear Fusion. Vol.41, No.11. 1687-1694 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. R. Jarboe, M. Nagata et al.: "Current Drive Experiments in the HIT-II Spherical Tokamak"Nuclear Fusion. Vol.41, No.6. 679-685 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ogawa, M. Nagata et al.: "Compact toroid injection as fueling in the JFT-2M tokamak"Journal of Nuclear Materials. 290-293. 454-458 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Miyazawa, M.Nagata et al.: "Design of spheromak injector using conical accelerator for Large Helical Device"Fusion Engineering and Design. 54. 1-12 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 永田正義,宇山忠男: "スフェロマックからのアプローチ"Journal of Plasma and Fusion Research. 76・6. 522-527 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.R.Jarboe,M.Nagata,T.Uyama et.al.: "Current Drive Experiments in the HIT-II Spherical Tokamak"AEA Fusion Energy Conference, Sorrento, October 4-10, IAEA-CN-77/EXP4/16. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Iagata,N.Fukumoto,T.Uyama et.al: "Non-axisymmetric Electrostatic Helicity Injection into the HIST Spherical Torus"Bulletin of the American Physical Society.. 45・7. 345-345 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] P.Gu^*,M.Nagata,T.Uyama et.al.: "〓 Ion Velocity Distributions in the HIT-II"Bulletin of the American Physical Society. 45・7. 343-343 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.R.Jarboe^*,M.Nagata,T.Uyama et.al.: "The Helicity Injected Torus (HIT) Program"Bulletin of the American Physical Society. 45・7. 342-342 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagata,N.Fukumoto,T.Uyama et.al.: "Behavior of Compact Toroid Injected into the External Magnetic Field"18^<th> IAEA Fusion Energy Conference, Sorrento, October 4-10, IAEA-CN-77/EXP4/10. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagata,N.Fukumoto,T.Uyama et al.: "Periodic Plasmoid Generation and Magnetic Reconnection Observed in the HIST Spherical Torus Experiment"Bulletin of the American Physical Society. 44・7. 272-272 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] N.Fukumoto,M.Nagata,T.Uyama et al.: "Behavior of Compact Toroid in the External Magnetic Fields"Bulletin of the American Physical Society. 44・7. 114-114 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.R.Jarboe,M.Nagata,T.Uyama et al.: "The Helicity Injected Torus Program"Bulletin of the American Physical Society. 44・7. 269-269 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ogawa,N.Fukumoto,M.Nagata,T.Uyama et al.: "Compact toroid injection experiment in JFT-2M"Nucl.Fusion. 39・11Y. 1911-1915 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 福本直之,永田正義,宇山忠男: "コンパクトトロイド入射装置の性能とトカマクプラズマへの入射初期実験"電気学会論文誌A. 119・11. 1300-1305 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ogawa,M.Nagata,N.Fukumoto,T.Uyama et al: "Studies of boundary plasma and fueling on the JFT-2M"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 623-628 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagata,T.Uyama,N.Fukumoto et al.: "Experimental Study of Helicity-Driven MHD Activity and Current Profiles in the HIST Spherical Torus" 1998 International Congress on Plasma Physics. 22C. 870-873 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] P.Gu,M.Nagata,T.Uyama,N.Fukumoto et al.: "Plasma Flow Velocity Measurements in the HIST Spherical Torus" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1870-1870 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagata,T.Uyama,N.Fukumoto et al.: "Recent Results from the HIST Spherical Torus Experiment" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1870 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.J.McCollam,M.Nagata et al.: "Current Drive in the HIT-ll Experiment" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1869 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] R.J.Smith,M.Nagata et al.: "Diagnostics for the HIT-ll Experiment" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1869 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanki,M.Nagata,T.Uyama,et al.: "Partially Relaxed Magnethohydrodynamic Equilibria with Bias-Flux Leakage Obtained in a Helicity-Driven Spheromak" Journal of the Physical Society of Japan. 67・1. 140-146 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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