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ヘリカルプラズマにおける高速イオンとMHD不安定性との相互作用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 12480127
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 核融合学
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

東井 和夫  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20093057)

研究分担者 大舘 暁 (大館 暁)  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00270489)
長壁 正樹  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90280601)
磯部 光孝  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00300731)
中島 徳嘉  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (30172315)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2000年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
キーワード高速イオン / アルヴェン固有モード / ヘリカル装置 / 高速イオン損失 / シアアルヴェンスペクトル / コア局在トロイダルアルヴェン固有モード / ヘリシティ誘起アルヴェン固有モード / アルヴェン固有モードスペクトロスコピー / ヘリカルプラズマ / 高速イオン励起 / HAE / バースト的モード / 内部輸送障壁 / 高速周波数掃引 / TAE / 熱核融合 / トカマクプラズマ / アルファ粒子 / MHD不安定性
研究概要

大型ヘリカル装置LHDの中性粒子入射(NBI)加熱プラズマにおいて、高速イオン励起MHDモード特性と高速イオン閉じ込めへの影響に関する研究を推進し、下記の成果を得た。(1)観測された高速イオン励起トロイダルアルヴェン固有モード(TAE)は、関連するギャップ位置に依存してコア局在的TAE(C-TAE)と大域的TAE(G-TAE)に大別され、しかも偶数及び奇数パリティのC-TAEが共存する例も見出した。(2)プラズマ中心の回転変換がプラズマ電流によりある特定の値を通過して増加するとき、C-TAEが2本のグローバルアルヴェン固有モード(GAE)に分離される現象を観測した。これは、JT-60Uの負磁気シアトカマクで観測されている現象と類似している。(3)高ベータプラズマにおいて観測されるTAE周波数の8倍以上の高周波モードは、トロイダルモード結合を考慮して計算したアルヴェンスペクトルとの比較からヘリシティ誘起アルヴェン固有モード(HAE)と考えられる。(4)高速の周波数掃引を伴うバースト的TAEは、NBIにより生成される高速イオンの約30%を過渡的に損失させる。一方、このTAEは内部輸送障壁形成のトリガー要因となることも明らかとした。
また、CHS装置において、高速イオンの存在しない低温・低密度プラズマに電極を挿入しシアアルヴェン波帯摂動電流を誘起した。この新しい手法により、TEAが励起された。摂動電流に対する伝達関数法を利用して固有周波数と減衰率を直接測定した。
これらの結果から、ヘリカルプラズマにおいて高速イオン及び外部磁場摂動を利用したアルヴェン固有モードスペクトロスコピーの手法を確立したと結論される。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] K.Toi: "Impact of Energetic Ion Driven Global Modes on Toroidal Plasma Confinement"Journal of Plasma and Fusion Research. SERIES 5. 50-56 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Takechi: "Transition of Toroidal Alfven Eigenmode to Global Alfven Eigenmode in CHS Heliotron/Torsatron"Journal of Plasma and Fusion Research. 78. 1273-1274 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Isobe: "Energy and Pitch Angle-Resolved Measurements od Escaping Helically Trapped Energetic Ions at the Small Radius Side of the Compact Helical System"Reviews of Scientific Instruments. 74. 1739-1742 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Takagi: "Triggering Instability of Sawtooth Crash in NBI-Heated Plasmas of CHS Heliotron/Torsatron"Journal of Plasma and Fusion Research. 78. 1275-1277 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ohdachi: "High-Speed Tangentially Viewing Soft X-Ray Camera to Study Magnetohydrodynamic Fluctuations in Toroidally Confined Plasma"Reviews of Scientific Instruments. 74. 2136-2143 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Takagi: "Reconstruction of Local Emissivity Profile from Chord-Integrated Soft X-Ray Data in Heliotron/Torsatron Plasmas by Singular-Value Decomposition"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 291-294 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Toi: "Impact of Energetic Ion Driven Global Modes on Toroidal Plasma Confinement"Jounal of Plasma and Fusion Research. Vol.SERIES 5. 50-56 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Takechi: "Transition of Toroidal Alfven Eigenmode to Global Alfven Eigenmode in CHS Heliotron/Torsatron"Jounal of Plasma and Fusion Research. Vol.78. 1273-1274 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Isobe: "Energy and Pitch Angle-Resolved Measurements od Escaping Helically Trapped Energetic Ions at the Small Radius Side of the Compact Helical System"Reviews of Scientific Instruments. Vol.74. 1739-1742 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Takagj: "Triggering Instability of Sawtooth Crash in NBI-Heated Plasmas of CHS Heliotion/Torsatron"Journal of Plasma and Fusion Research. vol.78. 1275-1277 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ohdachi: "High-Speed Tangentially Viewing Soft X-Ray Camera to Study Magnetohydrodynamic Fluctuations in Toroidally Confined Plasma"Reviews of Scientific Instruments. Vol.74. 2136-2143 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Takagi: "Reconstruction of Local Emissivity Profile from Chord-Integrated Soft X-Ray Data in Heliotron/Torsatron Plasmas by Singular-Value Decomposition"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42. 291-294 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Toi et al.: "Impact of Energetic Ion Driven Global Modes on Toroidal Plasma Confinement"Journal of Plasma and Fusion Research SERIES. Vol.5. 50-56 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamoto et al.: "Non-Linear Phenomena of Energetic-Ion-Driven MHD Instabilities in LHD"Journal of Plasma and Fusion Research SERIES. Vol.5. 390-394 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Isobe et al.: "Energy and pitch angle-resolved measurements of escaping helically trapped enerqetic ions at small maior radius side of CHS"Review of Scientific Instruments. Vol.74・No.3. 1739-1742 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] O.Yamagishi.Y.Nakamura, K.Kondo, N.Nakajima: "Global ballooning instabilities in a Heliotron J plasma"Physics of Plasmas. Vol.9・No.8. 3429-3439 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Toi: "Energetic ion driven MHD instabilities observed in the heliotron/torsatron devices Compact Helical System and Large Helical Device"Nuclear Fusion. 40・7. 1349-1362 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Isobe: "Charge exchange neutral particle analysis with natural diamond detectors on LHD heliotron"Review of Scientific Instruments. 72・1. 611-614 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Osakebe: "Development and energy calibration of Si-FNA for LHD fast ion measurement"Review of Scientific Instruments. 72・1. 788-791 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ohdachi: "Soft X-ray detector array system on the Large Helical Device"Review of Scientific Instruments. 72・1. 727-730 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] G.Matsunaga: "Alfven eigenmodes excitation by ecternal loop antennas in the Compact Helical System heliotron/torsatron"Review of Scientific Instruments. 72・1. 405-408 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Y.Watanabe: "Effect of bootstrap current on MHD equilibrium beta limit in heliotron plasmas"Nuclear Fusion. 41・1. 63-76 (2001)

    • 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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