| 研究課題/領域番号 |
12680496
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
大西 正視 関西大学, 工学部, 教授 (80089119)
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| 研究分担者 |
山本 靖 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教授 (50158309)
石田 昭男 (石田 明男) 新潟大学, 理学部, 教授 (30108013)
岡本 正雄 関西大学, 核融合科学研究所, 教授 (70115541)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2000年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 回転磁場 / 定常維持 / 逆磁場配位プラズマ / 電流駆動 / 回転磁場の部分浸透と完全浸透 / 平衡点の安定性 / 剛体回転モデル / 回転磁場の完全浸透条件 / 磁場の部分浸透と完全浸透 / 回転磁場による電流駆動 / 回転磁場の浸透 / 平衡動作点の安定性 / FRC / 磁場の浸透 / 数値シミュレーション / 高ベータプラズマ |
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| 研究概要 |
逆磁場配位(FRC)プラズマは超高ベータ(β>0.8)を実現できコンパクトな核融合発電プラントを実現できる磁場閉じ込め方式として注目されている。しかし、テータピンチにより造られたFRCの寿命はジュール損失に対して電流を維持する機構を欠いているため数百μsecに制限される。この欠点を克服すべく回転磁場を印加することにより定常を維持する研究が行われている。最近の実験結果で回転磁場はFRC内に完全には浸透せず、それにもかかわらずFRCが定常状態に維持されることが示されている。
本研究で回転磁場がFRCに完全に浸透しない理由を、回転磁場による電流の駆動と抵抗による電流の減衰とDバランスにより決まる平衡を解析的に調べることによる説明を試みた。ここではイオンや電子が"剛体回転"しているとする簡単なモデルを用いプラズマは無限に長く、密度は空間的に均一であるとし、磁束保存容器内の"セパラトリクス半径の変化"と"イオン回転"の効果も考慮した。またイオン,電子流体の角周波数に関する平衡解から摂動方程式をもちいて線形安定性の解析を行い、平衡動作点の安定条件を導いた。現在の実験におけるFRCおよび回転磁場のパラメータはこの条件を満たし、部分的な浸透を示す平衡動作点が安定となるため、回転磁場が完全に浸透しないことが起こりうることを示した。また、時間依存方程式を初期値を与えて解くことにより線形安定解析の結果が正しいことを確認した。
さらに、同じ理論モデルを用いて回転磁場による駆動力とイオンの摩擦力との大きさを比較することにより回転磁界の浸透に関する条件を導出した。磁場の浸透に関して、従来の判別式では完全には説明できなかったHugrassの数値シミュレーション、フリンダース大学およびワシントン大学での実験結果を矛盾なく説明することに成功した。
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