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逆転磁場配位を用いた第2安定・超高ベータ球状トカマクの生成実験

研究課題

研究課題/領域番号 12480115
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマ理工学
研究機関東京大学

研究代表者

小野 靖  東京大学, 高温プラズマ研究センター, 助教授 (30214191)

研究分担者 桂井 誠  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70011103)
石田 昭男  新潟大学, 理学部, 教授 (30108013)
長山 好夫  核融合科学研究所, プラズマ計測研究系, 助教授 (10126138)
板垣 敏文  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60242012)
林屋 均  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (80313013)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2001年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2000年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
キーワード球状トカマク / 逆転磁場配位 / 第2安定化 / バルーニング不安定 / プラズマ合体 / 磁気リコネクション / 絶対極小磁場 / 反磁性 / ブルーニング不安定 / 第二安定化
研究概要

本研究により、1)中型のTS-3装置と大型のTS-4装置におけるスフェロマックの異極性合体によるFRC(逆転磁場配位)の生成、それを用いた超高ベータ球状トカマク(ST)の生成の成功とバルーニング不安定の発生条件の解明、2)BALLOO安定解析コードを用いた実験データのモデル安定解析による第2安定化の立証、3)2種類の合体によるSTの急速加熱と安定解析を用いた不安定領域の実験的同定とバルーニング不安定の検出、4)合体によるSTの急速加熱・立ち上げのスケーリング則の発見、5)球状トーラス研究調査専門委員会の設立等の多くの成果があがった。TS-3とTS-4装置におけるSTの熱圧力分布計測によれば、最終的に生成される超高ベータSTが第2安定領域に位置し、バルーニング不安定が回避されることが立証できた。STの合体加熱とFRCの平衡遷移によるSTの高ベータ化の過程をBALLOO安定解析コードによって解析したところ、STのバルーニング安定限界は電流分布がホローになるほど、圧力分布が平坦になるほど大きくなること、反面、限界を越えると、モード数が30を越える高次モードの磁場揺動が急増し、配位が崩壊することが明らかになった。また、合体を用いたSTの急速加熱のスケーリング則を検証し、その加熱エネルギーが磁場の2乗に比例して増加することを見出した。密度一定ならば1T程度の磁場で10keV程度が得られ、今後の大型化に向けた見通しを得た。この成果は米国物理学会における招待講演や2000年Physics of Plasmasの招待論文に選定された他、矢崎学術賞の受賞にもつながり、内外より高く評価されている。また、小野が中心となってプラズマ・核融合学会において球状トーラス研究調査専門委員会を立ち上げ、STの将来性を明らかにするべく、国内研究体制を整えるに至っている。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (55件)

  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto: "Ultra-High Beta Spherical Tokamak Formation by Use of Oblate Field-Reversed Configuration"Physics of Plasmas (Invited). 7・5. 1863-1869 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Ueda, Y.Ono et al.: "Comparative Study of CT Equilibrium and Stability Using Controlled Current Drive : Compact RFP, Spheromak, and ST in a Single Device"Fusion Energy 2000. (CD-ROM). EXP3/13 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Ueda, Y.Ono: "High-Power Heating of Spherical Tori by Use of Merging / Reconnection Phenomena"Earth, Planets and Space. 53. 527-531 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto, et al.: "Fast Compression of Current Sheet during Externally Driven Magnetic Reconnection"Earth, Planets and Space. 53. 521-526 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Ono, T.Kimura et al.: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Fusion Energy 2002. (掲載予定). (2003)

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  • [文献書誌] T.Matsuyama, Y.Ono et al.: "Spontaneous and Artificial Generation of Shear Flow in Oblate FRCs in TS-3 and 4 FRC Experiments"Fusion Energy 2002. (掲載予定). (2003)

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  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto et al.: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak with Absolute Minimum-B in TS-3 Spherical Torus Experiment"Fusion Energy 2000. (CD-ROM). EX7/5 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Ueda, Y.Ono: "Experimental Comparison of Compact RFPs, spheromaks, and STs Using Controlled Current Drive"Nuclear Fusion. 41・8. 981-984 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto et al.: "Fast Magnetic Reconnection with Anomalous Resistivity and Its Application"Science and Technology of Advanced Materials. 2. 473-482 (2001)

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  • [文献書誌] 村田幸弘, 竹内真也, 俵武志, 小野靖: "イオン温度計測用に拡張されたコンピュータトモグラフィーアルゴリズムの開発"電気学会論文誌A. 122-A, 3. 267-273 (2002)

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  • [文献書誌] A.L.Balandin, Y.Ono: "Tomographic Determination of Plasma Velocity with the Use of Ion Doppler Spectroscopy"European Physical Journal D. 17. 337-344 (2001)

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  • [文献書誌] 小野靖: "室内実験を用いた磁気リコネクション研究"プラズマ・核融合学会誌. 77・10. 972-980 (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ono and M. Inomoto: "Ultra-High Beta Spherical Tokamak Formation by Use of Oblate Field-Reversed Configuration"Physics of Plasmas (invited paper). 7, No.5. 1863-1869 (2000)

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  • [文献書誌] Y. Ueda, Y. Ono, M. Tsuruda, Y. Murata, G. Yamada, H. Hayashiya, T. Itagaki and M. Katsurai: "Comparative Study of CT Equilibrium and Stability Using Controlled Current Drive : Compact RFP, Spheromak, and ST in a Single Device"Fusion Energy 2000. EXP3/13. (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ono, M. Inomoto, T. Matsuyama, T. Murakami and T. Tawara: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak with Absolute Minimum-B in TS-3 Spherical Torus Experiment"Fusion Energy 2000. 2, EX7/5. (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ueda and Y. Ono: "High-Power Heating of Spherical Tori by Use of Merging / Reconnection Phenomena"Earth, Planets and Space. 53. 527-531 (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ueda and Y. Ono: "Experimental Comparison of Compact RFPs, spheromaks, and STs Using Controlled Current Drive"Nuclear Fusion. 41, No.8. 981-984 (2001)

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  • [文献書誌] A. L. Balandin, Y. Ono and T. Tawara: "Design study of 3-D tomography diagnostics for spherical tokamarks"European Physical Journal D. 14. 97-103 (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ono, M. Inomoto, Y. Ueda, T. Matsuyama and Y. Murata: "Fast Compression of Current Sheet during Externally Driven Magnetic Reconnection"Earth, Planets and Space. 53. 521-526 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ono, M. Inomoto, Y. Ueda and T. Matsuyama: "Fast Magnetic Reconnection with Anomalous Resistivity and Its Application"Science and Technology of Advanced Material. 2. 473-482 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. L. Balandin and Y. Ono: "Tomographic Determination of Plasma Velocity with the Use of Ion Doppler Spectroscopy"European Physical Journal D. 17. 337-344 (2001)

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  • [文献書誌] Y. Ono, T. Kimura, T. Murata, S. Miyazaki, Y. Ueda, M. Inomoto, K. Arimoto, A. L. Balandin: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Fusion Energy. to be published. (2002)

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  • [文献書誌] T. Matsuyama, E. Kawamori, Y. Ono, M. Turuda, K. Sato, T. Yamanoue, T. Itagaki and M. Katsurai: "Spontaneous and Artificial Generation of Shear Flow in Oblate FRCs in TS-3 and 4 FRC Experiments"Fusion Energy. to be published. (2002)

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  • [文献書誌] A. L. Balandin, Y. Ono and Y. Murata: "Radial Velocity Profile Reconstruction by Ion Doppler Spectroscopy Measurements"European Physical Journal D. to be published.

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  • [文献書誌] T. Matsuyama, Y. Ono, E. Kawamori and A. L. Balandin: "Spontaneous and Artificial Generation of Sheared Flow in Oblate FRCs in TS-3 and 4 FRC Experiments"Nuclear Fusion. to be published.

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  • [文献書誌] Y. Ono, T. Kimura, T. Murata, S. Miyazaki, Y. Ueda, M. Inomoto, K. Arimoto, A. L. Balandin: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Nuclear Fusion. to be published.

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Inomoto and Y. Ono: "Formation of Ultra-High-Beta Spherical Tokamak Using a Field-Reversed Configuration"Journal of Plasma and Fusion Research. 76, No. 6. 553-560 (2000)

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  • [文献書誌] Y. Ono: "Exploratory Spherical Torus Experiments : Approach from the Field-Reversed Configuration"Journal of Plasma and Fusion Research. 76, No. 6. 528-532 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Katsurai: "Future Prospects of the Spherical Torus"Journal of Plasma and Fusion Research. 76, No. 6. 548-551 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Morino, M. Katsurai: "Numerical Investigation on Uniformity Improvement of the Microwave Power Absorption in Planar Type Surface Wave Plasma Processing Device"120-A, No.5. 583-588 (2000)

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  • [文献書誌] N. Yanagita, T. Itagaki and M. Katsurai: "Experimental Investigations on Discharge Characteristics of Plane Type Surface Wave Microwave Plasma"The Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan. 121-A, No. 1. 45-51 (2001)

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  • [文献書誌] Y. Murata, M. Takeuchi, T. Tawara and Y. Ono: "Development of a Computed Tomography Algorithm for Ion Temperature Measurement"The Transactions of The Institute of Electrical Engineers of Japan. 122-A, No. 3. 267-273 (2002)

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  • [文献書誌] Y. Ono: "Compact Torus Renaissance? -Rapid Progress of Compact Torus Research-"Summer School Textbook of Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research. No. 40. 129-1578 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ono, K. Shibata, M. Hoshino and M. Fujimoto: "Magnetic Reconnection -Its Recent Progress and Future Prospects-, Chapter 1 "Introduction""Journal of Plasma and Fusion Research. 77, No. 10. 948-954

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  • [文献書誌] Y. Ono: "Magnetic Reconnection -Its Recent Progress and Future Prospects-, Chapter 4 "Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection"Journal of Plasma and Fusion Research. 77, No. 10. 972-980 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ono, K. Shibata, M. Hoshino, M. Fujimoto, T. Terasawa: "Magnetic Reconnection -Its Recent Progress and Future Prospects-, Chapter 6 "Summary and Conclusions""Journal of Plasma and Fusion Research. 77, No. 10. 988-993 (2001)

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  • [文献書誌] N. Yanagita, T. Itagaki, and M. Katsurai: "Experimental Investigation of Discharge Characteristics of a Surface-Wave-Produced Planar Plasma"The Transactions of The Institute of Electrical Engineering in Japan. 138, No. 3. 9-18 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Murata and Y. Ono: "Proof of Principle Experiment on Control of Ion Flow and Ion Heating during Magnetic Reconnection 7"The Transactions of The Institute of Electrical Engineering in Japan. to be published.

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kimura and Y. Ono: "A Quantitative Measurement of Tilt and Shift Instabilities for Field-Reversed Configuration"The Transactions of The Institute of Electrical Engineering in Japan. 122-A, No.5. 515-516 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Tsuruda, Y. Ono and M. Katsurai: "Comparative Experiments of Co-and Counter-Helicity Merging in the Compact Toroid Merging Device TS-4"The Transactions of The Institute of Electrical Engineering in Japan. 122-A, No.9. 840-848 (2002)

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  • [文献書誌] Y. Ono: "High-Beta Spherical Tokamak Research and Its Access to Achieving the Second Stability"Journal of Plasma and Fusion Research. 79, No. 2. 144-151 (2003)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto, et al.: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak with Absolute Minimum-B in TS-3 Spherical Torus Experiment"Fusion Energy 2000. 2. 75-82 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ueda, Y.Ono: "Experimental Comparison of Compact RFPs, spheromaks, and STs Using Controlled Current Drive"Nuclear Fusion. 41・8. 981-984 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ono, M.Inomoto et al.: "Fast Magnetic Reconnection with Anomalous Resistivity and Its Application"Science and Technology of Advanced Materials. 2. 473-482 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 村田, 竹内, 俵, 小野: "イオン温度計測用に拡張されたコンピュータトモグラフィーアルゴリズムの開発"電気学会論文誌A. 122-A,3. 267-273 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.L.Balandin, Y.Ono: "Tomographic Determination of Plasma Velocity with the Use of Ion Doppler Spectroscopy"European Physical Journal D. 17. 337-344 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 小野: "室内実験を用いた磁気リコネクション研究"プラズマ・核融合学会誌. 77・10. 972-980 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasushi Ono: "Fast Magnetic Reconnection with Anomalous Resistivity and Its Applications"Science and Technology of Advanced Material. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] A.L.Balandin,Y.Ono and T.Tawaro.: "Design Study of 3-D Tomography Diagnostics for Spherical Tokamaks"European Physical Journal D. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ueda and Y.Ono: "Experimental comparison of compact RFPs, spheromaks and STs under controlled current drive "Nuclear Fusion. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ono. et al.: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak with Absolute Minimum-Bin TS-3 Spherical Torus Experiment"Fusion Energy 2000. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ono et al.: "Fast Compression of Current Sheet during Externally Driven Magnetic Reconnection"Earth,Planets and Space. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ueda,Y.Ono et al.: "Comparative Study of CT Equilibrium and Stability Using Controlled Current Drive"Fusion Energy 2000. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 井小野: "磁場反転配位を用いた超高ベータ球状トカマクの生成実験"核融合研究. 76・6. 553-560 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ono and M.Inomoto: "Ultra-High-Beta Spherical Tokamak Formation by Use of Oblate Field-Reversed Configuration"Physics of Plasmas. 7.5. 1863-1869 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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