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コンピュータトモグラフィを応用した三次元ドップラー温度・流速計の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11J06299
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 プラズマ科学
研究機関東京大学

研究代表者

田辺 博士  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードプラズマ診断 / 非接触計測 / ドップラー計測 / イオン温度 / プラズマ流 / コンピュータトモグラフィ / 球状トカマク / 磁気リコネクション / 逆問題
研究概要

プラズマから放射される可視光線スペクトルがドップラー効果を受けて波長シフトすることを利用して、プラズマの熱運動や流れを線スペクトルのドップラー幅・バルクシフトから調べる手法であるドップラー分光計測にコンピュータトモグラフィを応用し、プラズマ内部の局所イオン温度・流速分布計測を目指す本計画に関し、最終年度である平成25年度は研究成果のまとめとして、
[1]マルチチャンネルファイバー分光にトモグラフィを応用した局所イオン温度計測法の論文出版
(H. Tanabe et. al., Nucl. Fusion, 53,093027 (2013))
[2]マルチチャンネル分光にベクトルトモグラフィを応用したイオン流速分布計測法の論文出版
(H. Tanabe et. al., PFR, 8,2405088 (2013))
の2点の論文発表および、さらなる応用開拓として、
[3]英国カラム研究所のMAST装置における世界最大の大型球状トカマク合体実験への大型装置応用
を行った。[1][2]の論文成果により、MASTのビーム分光計測グループから協力を取り付けるところに成功し、2013年のM9キャンペーン中にミッドプレーンのポートを一つ獲得、現地に32チャンネルのイオンドップラートモグラフィ計測を新しく建設した。これにより、従来MAST既設の中性粒子ビームを用いた荷電交換分光による能動計測システムでは計測不可能であった、合体法やEBWを用いたCS-less立ち上げ過程におけるイオン温度の局所分布計測が初めて実現した。本成果によりイオン加熱の空間分布が初めて計測可能になったことで東大-MAST共同研究が大幅に進展し、合体下流のイオン温度が磁気リコネクションの再結合磁場B_<rec>(^<DC>I_<PF : startup coil>)の2乗に比例して上昇する過程をとらえ、TS-3, TS-4装置の実験室プラズマで確立したリコネクション加熱の大型装置実証に成功したほか、130点トムソン散乱計測と連携した高空間分布計測により、合体下流のイオン加熱とX点に局在した電子加熱が相互にτ^E_<ei>程度の時間スケールで相互にエネルギー緩和する過程を初めて明らかにし、2012年までの研究成果から大幅な進展がみられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

(抄録なし)

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Two dimensional ion temperature measurement by application of tomographic reconstruction to Doppler spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 53 号: 9 ページ: 93027-93027

    • DOI

      10.1088/0029-5515/53/9/093027

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two Dimensional Imaging Measurement of Magnetic Reconnection Outflow in the TS-4 Toroidal Plasma Merging Experiment2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, et. al.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 8 号: 0 ページ: 2405088-2405088

    • DOI

      10.1585/pfr.8.2405088

    • NAID

      130005076162

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitation and propagation of electromagnetic fluctuations with ion-cyclotron range of frequency in magnetic reconnection laboratory experiment2013

    • 著者名/発表者名
      M. Inomoto, A. Kuwahata, H. Tanabe, Y. Ono and TS Group
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 20 号: 6 ページ: 61209-61209

    • DOI

      10.1063/1.4811469

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection : Outflows, Heating, and Waves in2012

    • 著者名/発表者名
      N.Nishizuka, Y.Hayashi, H.Tanabe, et.al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 756 号: 2 ページ: 152-163

    • DOI

      10.1088/0004-637x/756/2/152

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion and electron heating characteristics of magnetic reconnection in tokamak plasma merging experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ono, H.Tanabe, et. al.
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 54 号: 12 ページ: 124039-124049

    • DOI

      10.1088/0741-3335/54/12/124039

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Power Heating of Magnetic Reconnection for High-Beta ST formation in TS-3 and UTST ST Merging Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ono, H.Tanabe, Y.Kamino, K.Yamasaki, K.Kadowaki, Y.Hayashi, T.Yamada
    • 雑誌名

      J.Fusion Energy

      巻: (印刷中)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion and Electron Heating Characteristics of Magnetic Reconnection in a Two Flux Loop Merging Experiment2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Ono, H.Tanabe, Y.Hayashi, T.Ii, Y.Narushima, T.Yamada, M.Inomoto, C.Z.Cheng
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 号: 18 ページ: 185001-4

    • DOI

      10.1103/physrevlett.107.185001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intermittent magnetic reconnection in TS-3 merging experiment2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Ono, Y.Hayashi, T.Ii, H.Tanabe, S.Ito, A.Kuwahata, T.Ito, Y.Kamino, T.Yamada, M.Inomoto, TS-Group
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 18 号: 11 ページ: 111213-111219

    • DOI

      10.1063/1.3662434

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] MAST大型実験における磁気リコネクションのイオン加熱2013

    • 著者名/発表者名
      田辺 博士, et. al.
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第30回年会
    • 発表場所
      東工大(大岡山キャンパス)
    • 年月日
      2013-12-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Study of Local Plasma Heating during Magnetic Reconnection by Tomographic Ion Doppler Spectroscopy in TS-3, TS-4 and MAST2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2013-11-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ion Heating Measurement during Two ST Plasma Merging in MAST and TS-42013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      International Spherical Torus Workshop 2013
    • 発表場所
      York, Yorkshire, UK
    • 年月日
      2013-09-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of Tomographic 2D Toroidal Rotation Measurement by Multi-chord Doppler Spectroscopy Approach2012

    • 著者名/発表者名
      H.Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      The 9th Australia-Japan workshop on plasma diagnostics
    • 発表場所
      東海村(那珂核融合研究所)
    • 年月日
      2012-12-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Two dimensional imaging measurement of magnetic reconnection outflow in the TS-4 toroidal plasma merging experiment2012

    • 著者名/発表者名
      H.Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      22nd international Toki Conference
    • 発表場所
      土岐(セラトピア土岐)
    • 年月日
      2012-11-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ion and Electron Heating Characteristics of Magnetic Reconnection in TS-3, TS-4 and MAST Merging Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      H.Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      54th Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      プロヴィデンス(米国)
    • 年月日
      2012-10-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] TS-3・TS-4・MAST装置における実験室リコネクションの加速・加熱2012

    • 著者名/発表者名
      田辺 博士, et. al.
    • 学会等名
      第14回ひので-実験室研究会
    • 発表場所
      三鷹(国立天文台)
    • 年月日
      2012-10-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] High Power Heating of Magnetic Reconnection for a High-Beta ST Formation in TS-3 and UTST Merging Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ono, H. Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      24th Fusion Energy Conference (IAEA)
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)
    • 年月日
      2012-10-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] TS-3/4・MAST装置におけるリコネクション加熱実験の進展2012

    • 著者名/発表者名
      田辺 博士, et. al.
    • 学会等名
      第13回ひので-実験室研究会
    • 発表場所
      相模原(宇宙科学研究所)
    • 年月日
      2012-06-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ion and Electron Heating during Magnetic Reconnection in TS-3, TS-4 and MAST Torus Plasma Merging Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      H.Tanabe, et. al.
    • 学会等名
      2012 US-Japan workshop on Magnetic Reconnection (MR2012)
    • 発表場所
      プリンストン大学(米国)
    • 年月日
      2012-05-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ライトブリッジ共同実験におけるドップラー計測2011

    • 著者名/発表者名
      田辺博士, et.al.
    • 学会等名
      第11回ひので-実験室研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-12-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] トーラスプラズマ合体実験を用いた磁気リコネクションのイオン加熱機構の検証2011

    • 著者名/発表者名
      田辺博士, et.al.
    • 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
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Ion heating characteristics of magnetic reconnection in TS-3 & TS-4 tokamak and spheromak merging experiments2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tanabe, et.al.
    • 学会等名
      3rd Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Salt Palace Convention Center (Salt Lake City, Utah,米国)
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ドップラー分光トモグラフィを用いた2次元イオン温度計システムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      田辺博士, et.al.
    • 学会等名
      画像計測研究会2011
    • 発表場所
      核融合科学研究所(岐阜県)
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Laboratory Experiment on Plasma Heating During Magnetic Reconnection in Torus Plasma Merging Device TS-3 and TS-42011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tanabe, et.al.
    • 学会等名
      Hinode5
    • 発表場所
      Royal Sonesta Hotel (Cambridge, Massachusetts,米国)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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