| 研究概要 |
研究成果は,以下の通りにまとめられる。
1.ICRF加熱を核融合炉に利用するには遠隔アンテナ配位が望ましい。LHD磁場配位ならば最外殻磁気面近傍で、共鳴加速されたプロトンが炉心部を加熱できることを計算機解析で示し,遠隔アンテナ配位の可能性を示した。
2.平衡解析:水素・硼素核融合炉の核燃焼維持には高ベータプラズマ保持が前提となる。任意の磁場が2成分のベクトルポテンシァルで表現できること,これに圧力を付け加えた3成分を未知関数とすればプラズマの平衡を記述する方程式を解くことができることを示した。これを用いて磁気面領域とそれを取り囲むカオス磁力線領域で構成されるLHDの平衡配位の解析手法を構築した。LHDの真空磁気面をこの手法で具体的に数値解析して,その妥当性を確認した。
3.安定性解析:LHD型磁場は最外殻磁気面の外側領域にはカオス磁力線領域が取り巻いている。カオス磁力線領域では荷電分離は直ちに中和され,カオス磁力線領域を離脱した磁力線は短距離で真空容器壁に固定される。このカオス磁力線領域がLHDプラズマの安定保持に寄与しているごとを指摘し,LHD磁場では高ベータプラズマの安定保持が可能であると予測した。
4.水素・硼素核融合の着火条件解析:電子による減速効果を取り入れてLHD磁場におけるICRF加熱を解析し,現行のLHDでも水素・硼素核融合反応に関わる600keV超のプロトンを生成できることを確認した。ICRF加熱を利用するとプロトン分布は準線形プラトー分布を形成することを指摘し,この場合の核燃焼率を用いると水素・硼素核融合炉でも着火条件を満たし得るパラメータ領域が存在することを確認した。
5.波・粒子共鳴相互作用効果を取り入れた形で,電磁波伝搬解析ためのマクスウェル方程式を数値計算する新手法を確立し,その有効性を確認した。
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