| 研究概要 |
以下の成果を得た.
(1)電極に負電圧を印加することにより、円筒磁化プラズマの中心軸上の電位を負にし、中心に集まるイオン流を観測した.この装置の利点は,中心に集まるイオンはすべて円筒プラズマの外周部で生成されているので,磁場を横切って中心に集まるイオン流を明瞭に観測できることにある.中心軸上の負電位を増すに従い,(A)衝突イオン流の形成,(B)径方向イオン流の増大とらせん波の励起,(C)径方向イオン流の減少と偏心運動,(D)イオン流の制限と局所低密度リングの形成,の4領域が存在することを見出した.
(2)中心に集まるイオン流が増加し,中心部の密度が増大すると,急速にm=1または2モードの回転するらせん構造が発達する。その結果,プラズマは周辺部にらせん構造を広げ、イオンが拡散していく.この構造を明らかにするために,Rosenbulth&Simonが導いたイオンのラーモア半径効果を考慮したイオン密度変動の式と、磁場に平行方向の波数を持つ場合の電子の密度変動の式を用いることにより、衝突性ドリフト波不安定性に起因するらせん型の固有解を理論的に導いた.理論は、実験を線形の範囲内でよく説明する.
(3)さらに、円筒磁化プラズマの中心軸上の負電位を大きくすると、帯状流を示す低密度リングが現れて、不安定揺動が弱くなり、イオン拡散流が抑制される.この時、中心部周辺には強い不均一電場に起因する速度シアーが存在する.この時の衝突性ドリフト波不安定性を上記の方程式を用いて解析した結果.ある程度電場が強ければ、すべてのモードの不安定性が抑制され,結果的に中心軸へのイオン拡散流が減少することを説明できる。
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