ビーム放射分光イメージング開発に基づくＨモード遷移前駆振動における乱流揺動の研究

• 研究課題/領域番号: 15K06645
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 進二 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70346055)
• 連携研究者: 門 信一郎 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (10300732) ; 大石 鉄太郎 核融合科学研究所, 高密度プラズマ物理研究系, 助教 (80442523) ; 大島 慎介 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (00469610)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ビーム放射分光 / 密度揺動 / ヘリカルプラズマ / H-mode遷移 / 前駆振動 / ビーム放射分光法 / 2次元密度揺動分布 / 乱流揺動 / アバランシェフォトダイオード

研究成果の概要

本研究では、ビーム放射分光(BES)法を用いた２次元密度揺動計測機器を整備し、MHDおよび高周波乱流揺動、特にヘリオトロンJで高強度短パルスガスパフ法による高密度放電で観測されるH-mode遷移前の前駆振動を対象に、その時空間構造を明らかにする事を目的とする。BES機器の整備により密度揺動の径方向・ポロイダル方向の波数ベクトルを得ることに成功した。H-mode遷移前の前駆振動においては高周波密度揺動と粒子排出現象に相当する密度揺動が同期し、包絡線解析においても有意なコヒーレンスが見られた。この現象の一つの説明として高周波乱流と粒子排出現象との非線形結合が挙げられる。

研究成果

• [国際共同研究] CIEMAT(スペイン)
• [国際共同研究] Univ. Wisconsin-Madison(米国)
• [国際共同研究] University of Wisconsin(米国)
• [国際共同研究] CIEMAT(Spain)
• [国際共同研究] 核工業西南物理研究院(中国)
• [国際共同研究] HSX group, University of Wisconsin(米国)
• [雑誌論文] Study of Plasma Behavior during ECRH Injection in the GAMMA 10 SMBI Experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Islam Md. Maidul、Nakashima Yousuke、Kobayashi Shinji、Nishino Nobuhiro、Ichimura Kazuya、et al.,
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 959 ページ: 012007-012007
  • DOI: 10.1088/1742-6596/959/1/012007
  • NAID: 120006654160
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Poloidal flow velocity measurement in high-density NBI plasmas of Heliotron J (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiangxun LU, Shinji KOBAYASHI, Shun TANOHIRA, Katsumi IDA, Shin NISHIMURA, et al.,
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 印刷中
  • NAID: 130007437804
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of ultra-fast charge exchange recombination spectroscopy for temperature and flow velocity fluctuation measurements in Heliotron J (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, X.X. Lu, K. Ida, T. Kobayashi, M. Yoshinuma, S. Kado, S. Ohshima, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Yamamoto, D.L. Yu, Y. Nakamura, A. Ishizawa, S. Nishimura, K. Nishioka, S. Konoshima, T. Mizuuchi
  • 雑誌名: Proc. 44st EPS conf. Plasma Physics 巻: 41F
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Suppression of fast-ion-driven MHD instabilities by ECH/ECCD on Heliotron J (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto S.、Nagasaki K.、Kobayashi S.、Nagaoka K.、Cappa A.、Okada H.、Minami T.、Kado S.、Ohshima S.、Konoshima S.、Nakamura Y.、Ishizawa A.、Weir G.M.、Kenmochi N.、Ohtani Y.、Lu X.、Tawada Y.、Kokubu D.、Mizuuchi T.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 12 ページ: 126065-126065
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa8f04
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-machine analysis of turbulent transport in helical systems via gyrokinetic simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ishizawa, Y. Kishimoto, T.-H. Watanabe, H. Sugama, K. Tanaka, S. Satake, S. Kobayashi, K. Nagasaki, Y. Nakamura
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 6 ページ: 066010-066010
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa6603
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ビーム放射分光が拓くMHD・乱流揺動の時空間構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林進二
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res. 巻: 93 ページ: 2-9
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of beam emission spectroscopy for turbulence transport study in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, S. Ohshima, H. Matsuda, X.X. Lu, D. Kokubu, K. Ida, T. Kobayashi, M. Yoshinuma, S. Kado, T. Oishi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Yamamoto, Y. Nakamura, A. Ishizawa, N. Kenmochi, Y. Otani, S. Konoshima, T. Mizuuchi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4959949
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Faraday-cup-type lost fast ion detector on Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, K. Ogawa, M. Isobe, D.S. Darrow, S. Kobayashi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Ohshima, G.M. Weir, Y. Nakamura, S. Konoshima, N. Kemmochi, Y. Ohtani, T. Mizuuchi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4960310
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of Laval Nozzle in the GAMMA 10 SMBI Experiments (2016)
  • 著者名/発表者名: M.M. Islam, Y. Nakashima, S. Kobayashi, N. Nishino, Y. Nakano, K. Hosoi, K. Ichimura, Md.S. Islam, K. Shimizu, K. Fukui, M. Ohuchi, A. Terado, M. Yoshikawa, J. Kohagura, M. Hirata, R. Ikezoe, X. Wand, M. Ichimura, M. Sakamoto, T. Imai
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 号: 0 ページ: 2402053-2402053
  • DOI: 10.1585/pfr.11.2402053
  • NAID: 130005395219
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characteristics of SMBI fueling with laval nozzle in GAMMA 10 based on experimental and simulation results (2016)
  • 著者名/発表者名: M. M. Islam, Y. Nakashima, S. Kobayashi, N. Nishino, K. Hosoi, K. Ichimura, M. S. Islam, K. Fukui, K. Shimizu, M. Ohuchi, M. Arai, T. Yokodo, G. Lee, M. Yoshikawa, J. Kohagura, M. Hirata, R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Sakamoto, and T. Imai
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1771 ページ: 30018-30018
  • DOI: 10.1063/1.4964174
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Edge plasma responses to energeticparticle- driven MHD instability in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ohshima, S. Kobayashi, S. Yamamoto, その他
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 56 号: 1 ページ: 016009-016009
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/1/016009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] One-Dimensional Analysis of ECRH-Assisted Plasma Start-Up in JT-60SA (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Hada, Kazunobu Nagasaki, Kai Masuda, Shinji Kobayashi, Shunsuke Ide, Akihiko Isayama, Ken Kajiwara
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 67 号: 4 ページ: 693-704
  • DOI: 10.13182/fst14-811
  • 査読あり
• [学会発表] Configuration Control Effects on Confinement, Transport and Stability in a Helical-Axis Heliotron Device, Heliotron J (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuuchi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, X.X. Lu, N. Kenmochi, Y. Ohtani, K. Nishioka, L. Zang, G. Weir, D.L. Yu, S.
  • 学会等名: International Stellarator-Heliotron Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高性能磁場閉じ込めプラズマを目指した粒子補給法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林進二
  • 学会等名: 筑波大学プラズマ研究センターシンポジウム
• [学会発表] Investigation of Plasma Behavior during ECRH Injection in the GAMMA 10 SMBI Experiments (2017)
  • 著者名/発表者名: M.M. Islam, Y. Nakashima, S. Kobayashi, N. Nishino, K. Hosoi, K. Ichimura, M. S. Islam, K. Fukui, M. Ohuchi, T. Yokodo, G. Lee, S. Yamashita, T. Yoshimoto, M. Yoshikawa, J. Kohagura, M. Hirata, R. Ikezoe, M. Ichimura, M. Sakamoto, T. Imai
  • 学会等名: Plasma Conference2017
• [学会発表] 超高速荷電交換再結合分光装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林進二，呂湘潯，居田克巳，小林達哉，吉沼幹朗，門信一郎，大島慎介，長崎百伸，岡田浩之，南貴司，山本聡，中村祐司，石澤明宏， 西岡賢二，木島滋，水内亨
  • 学会等名: 第33回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東北大学青葉山キャンパス
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Study of H-Mode Transition Triggered by High-Intensity Gas Puffing in NBI Plasmas of Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, S. Ohshima, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Yamamoto, G. Weir, M. Kirimoto, H. Matsuda, K. Ida, T. Kobayashi, Y. Nakamura, A. Ishizawa, N .Kenmochi, Y. Otani, X. Lu, Y. Nakashima, K. Watanabe, R. Seki, S. Murakami, Y. Suzuki, S. Konoshima, T. Mizuuchi
  • 学会等名: 26th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリオトロンJにおける高強度ガスパフを用いたH-mode遷移の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林進二，大島慎介，松田啓嗣，長崎百伸，岡田浩之，南貴司，門信一郎，山本聡，G.M.Weir，釼持尚輝，大谷芳明，X.X.Lu，居田克巳，小林達哉，中嶋洋輔，中村祐司，石澤明宏，鈴木康浩，村上定義，渡邊清政，關良輔，木島滋，水内亨
  • 学会等名: 第11回 核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] Characteristics of low frequency fluctuation at L-H transition in NBI plasmas of Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, S. Ohshima, H. Matsuda, D. Kokubu, K. Ida, T. Kobayashi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Yamamoto, Y. Nakashima, Y. Nakamura, A. Ishizawa, N. Kenmochi, Y. Otani, X. Lu, K. Watanabe, R. Seki, S. Murakami, Y. Suzuki, S. Konoshima T. Mizuuchi
  • 学会等名: 6th Asia Pacicic Transport Woiking Group (APTWG) International Conference
  • 発表場所: Korea University, Seoul, Korea
  • 年月日: 2016-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Beam Emission Spectroscopy for Turbulence Transport Study in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, S. Ohshima, H. Matsuda, X. X. Lu, D. Kokubu, K. Ida, T. Kobayashi, M. Yoshinuma, S. Kado, T. Oishi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Yamamoto, Y. Nakamura, A. Ishizawa, N. Kenmochi, Y. Otani, S. Konoshima, T. Mizuuchi
  • 学会等名: 21st topical conference on high temperature plasma diagnostics
  • 発表場所: Madison, Wisconshin, U.S.A.
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Ultrafast Charge-eXchange Recombination Spectroscopy System in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: X.X. Lu, S. Kobayashi, H. Matsuda, K. Ida, T. Kobayashi, M. Yoshinuma, K. Nagasaki, S. Kado, H. Okada, T. Minami, S. Ohshima, S. Yamamoto, N. Kenmochi, Y. Otani, Y. Nakano, D. Od, D. Kokubu, A. Ishizawa, Y. Nakamura, S. Konoshima, T. Mizuuchi "
  • 学会等名: 21st topical conference on high temperature plasma diagnostics
  • 発表場所: Madison, Wisconshin, U.S.A.
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] ビーム放射分光計測が拓くMHD・乱流揺動の時空間構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林進二
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2015-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] Characteristics of low frequency oscillation during L-H dithering phase in high density plasmas of Heliotron J (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Kobayashi, S.Ohshima, K.Nagasaki, その他
  • 学会等名: 15th International Workshop on H-Mode and Transport Barrier Physics
  • 発表場所: Garching, Germany
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Rapid NBI plasma initiation using pre-ionization method by non-resonant microwave injection in Heliotron J (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Kobayashi, K.Nagasaki, T.Stange, その他
  • 学会等名: 20th International Stellarator-Heliotron Workshop
  • 発表場所: Greifswald, Germany
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [備考] プラズマエネルギー研究分野ホームページ
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/new-iae//organization/generation/plasma.html
• [備考] 京都大学エネルギー理工学研究所水内研究室
  • URL: http://www.center.iae.kyoto-u.ac.jp/plasmak/index.html