ヘリカル型核融合炉における平衡磁場配位の自己修復機能

• 研究課題/領域番号: 15K06649
• 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: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 成嶋 吉朗 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (40332184)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 磁場閉じ込めプラズマ / 平衡磁場 / 磁気島 / ヘリカルプラズマ / 平衡磁場配位 / デタッチ / 核融合プラズマ / 磁場閉じ込め核融合 / プラズマ平衡 / デタッチプラズマ / ヘリオトロン / 核融合 / プラズマ

研究成果の概要

ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置LHDにおいて、どのようなプラズマであっても磁場配位の自己修復機能が正常に働くことが重要である。軽水素プラズマと重水素プラズマとを比較した結果、軽水素プラズマの方が重水素プラズマよりも自己修復しやすいことが分かった。重水素プラズマでは自己修復しにくいが、プラズマフローによる自己修復機能が働いており、条件を満たせば平衡磁場配位が自己修復できることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、重水素プラズマにおいても平衡磁場配位の自己修復機能が働くことが確認された。これは、磁場配位構造の破壊によるプラズマ閉じ込め性能の深刻な低下を避けることが可能であることを意味する。さらに、スピンオフ的に発見された非接触プラズマと平衡磁場配位との相関については、非接触プラズマ実現のためのひとつの方策を提供した。これらのことは、将来のヘリオトロン型核融合炉実現に向けて意義のある結果である。

研究成果

• [国際共同研究] CIEMAT(スペイン)
• [国際共同研究] エネルギー環境技術研究センター(CIEMAT)(スペイン)
• [国際共同研究] RFX研究所(イタリア)
• [国際共同研究] ウィスコンシン大学(米国)
• [国際共同研究] エネルギー環境技術研究センター(CIEMAT)(スペイン)
• [国際共同研究] RFX研究所(イタリア)
• [国際共同研究] ウィスコンシン大学(米国)
• [雑誌論文] Observations of sustained phase shifted magnetic islands from externally imposedm/n??=??1/1 RMP in LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: Narushima Y.、Sakakibara S.、Suzuki Y.、Watanabe K.Y.、Ohdachi S.、Takemura Y.、Yoshinuma M.、Ida K.、Castejon F.、Lopez-Bruna D.、Hegna C.C.、Kobayashi M.、Tanaka H.、Akiyama T.、Ohno N.、The LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 7 ページ: 076024-076024
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa6dce
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distorted magnetic island formation during slowing down to mode locking in helical plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tokuzawa, Y. Takemura, K.Y. Watanabe, S. Sakakibara, Y. Narushima, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, S. Inagaki, K. Ida, M. Yoshinuma, K. Tanaka, Y. Suzuki, I. Yamada, and the LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: ５７ 号: 7 ページ: 076003-076003
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa6d26
  • NAID: 120007029203
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of the ballooning mode that limits the operation space of the high-density super-dense-core plasma in the LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohdachi S.、Watanabe K.Y.、Tanaka K.、Suzuki Y.、Takemura Y.、Sakakibara S.、Du X.D.、Bando T.、Narushima Y.、Sakamoto R.、Miyazawa J.、Motojima G.、Morisaki T.、LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 57 号: 6 ページ: 066042-066042
  • DOI: 10.1088/1741-4326/aa6c1e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental observation of response to resonant magnetic perturbation and its hysteresis in LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima, S. Sakakibara, S. Ohdachi, Y. Suzuki, K.Y. Watanabe, S. Nishimura, S. Satake, B. Huang, M. Furukawa, Y. Takemura, K. Ida, M. Yoshinuma, I. Yamada and The LHD Experiment Group
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 7 ページ: 073004-073004
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/7/073004
  • NAID: 120007046129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] LHDの磁気島がヒーリングする領域に与える重水素プラズマの影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 成嶋吉朗
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第36回年会
• [学会発表] Magnetic field structure and plasma response field in LHD detached plasmas (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. NARUSHIMA, M. KOBAYASHI, S. SAKAKIBARA, K. WATANABE, Y. TAKEMURA, S. OHDACHI, Y. SUZUKI and LHD-Exp. Gr.
  • 学会等名: 第11回 核融合エネルギー連合講演会
• [学会発表] Behavior of the resonant magnetic perturbation in LHD detached plasmas (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima
  • 学会等名: Joint Meeting of US-Japan MHD Workshop and 31st ITPA MHD Disruption and Control Topical Group
  • 国際学会
• [学会発表] Behavior of the resonant magnetic perturbation in LHD detached plasmas (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima
  • 学会等名: 2018 US-Japan MHD Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Behavior of intermediate state of magnetic islands and utilization of resonant magnetic perturbation for detached plasma in LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima
  • 学会等名: 22nd Workshop on MHD Stability Control
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transition to detached plasma established by amplified resonant magnetic perturbation in LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima
  • 学会等名: 44th EPS Conference on Plasma Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Study of plasma response of magnetic island produced by resonant magnetic perturbation in LHD deuterium plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima
  • 学会等名: 21st International Stellarator-Heliotron Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental observation of the ECCD on m/n = 2/1 magnetic island in LHD (2017)
  • 著者名/発表者名: 成嶋吉朗
  • 学会等名: Plasma Conference 2017
• [学会発表] LHDのデタッチプラズマ形成時に観測される種々の共鳴摂動磁場構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 成嶋吉朗、小林政弘、田中宏彦、榊原悟、大舘聡、 鈴木康浩、渡邊清政、武村勇輝、大野哲靖、LHD実験グループ
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第33回年会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Observations of sustained phase shifted magnetic islands from externally imposed m/n = 1/1 RMP in LHD (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima, S. Sakakibara, Y. Suzuki, K. Y. Watanabe, S. Ohdachi, Y. Takemura, M. Yoshinuma, K. Ida, F. Castejon, D. Lopez-Bruna, C. C. Hegna, M. Kobayashi, H. Tanaka, T. Akiyama, N. Ohno, and the LHD Experiment Group
  • 学会等名: 26th IAEA FEC
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] LHDのデタッチ放電におけるプラズマ応答磁場構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 成嶋吉朗, 小林政弘, 田中宏彦, 榊原悟, 鈴木康弘, 渡邊清政,大舘暁, 武村勇輝, 秋山毅志, 大野哲靖, LHD実験グループ
  • 学会等名: 第11回 核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 福岡県福岡市西区
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] Structure of resonant magnetic perturbation in LHD detached plasma (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima, M. Kobayashi, H. Tanaka, S. Sakakibara, Y. Suzuki, K. Y. Watanabe, S. Ohdachi, Y. Takemura, T. Akiyama, N. Ohno, F. Castejon, D. Lopez-Bruna and the LHD Experiment Group
  • 学会等名: 43rd European Physical Society Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: Leuven, Belgium
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] LHDプラズマ中の磁気島遷移時の磁気島構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima, S. Sakakibara, Y. Suzuki, K. Y. Watanabe, S. Ohdachi, Y. Takemura, M. Kobayashi, H. Tanaka, T. Akiyama, N. Ohno, and the LHD Experiment Group
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第32回年会
  • 発表場所: 愛知県 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Spontaneous healing of magnetic islands in the LHD by plasma flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Narushima, C. C. Hegna, S. Sakakibara, F. Castejón, K. Y. Watanabe, D. López-Bruna, S. Ohdachi, Y. Suzuki, S. Nishimura, M. Furukawa, Y. Takemura, K. Ida, M. Yoshinuma, I. Yamada, M. Yokoyama, S. Satake, B. Huang, and the LHD Experiment Group
  • 学会等名: 20th International Stellarator-Heliotron Workshop
  • 発表場所: ドイツ グライフスバルト
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会