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アルヴェン固有モード・センシングシステムによるアルファ粒子損失機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16082209
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

東井 和夫  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20093057)

研究分担者 大舘 暁  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (00270489)
榊原 悟  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 准教授 (90280594)
武智 学  日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究員 (40370423)
研究期間 (年度) 2004 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
59,700千円 (直接経費: 59,700千円)
2007年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 9,400千円 (直接経費: 9,400千円)
2005年度: 19,800千円 (直接経費: 19,800千円)
2004年度: 26,900千円 (直接経費: 26,900千円)
キーワードプラズマ・核融合 / アルファ粒子 / 高速イオン / アルヴェン固有モード / TAE / 高速粒子モード / 損失イオンプローブ / ピッチ角 / アルヴェン波 / MHDモード / シアアルヴェンスペクトル / 高速イオン損失 / 摂動高周波磁場 / ラーマ半径 / 磁気プローブ / 荷電交換中性粒子束
研究概要

本研究では、トーラスプラズマにおけるアルファ粒子によるアルヴェン固有モード(AE)の励起とAEの高速イオン輸送に及ぼす影響を明らかにすることを目指し、LHDやCHSなどのヘリカル装置とJT-60Uトカマクにおいて中性ビーム入射(NBI)で生成した高速イオンによるAE励起とAEの高速イオン輸送への影響の解明、及びAEの安定性評価に重要な減衰率の測定と減衰機構の解明を進めている。主要な成果は下記の通りである。(1)CHSにおいてプラズマ周辺部へ挿入可能な方向性プローブとプラズマ外に設置したシンチレータ型損失高速イオンプローブによる測定から、高速イオンにより励起された高速粒子モード(EPM)によりプラズマ内部からプラズマ外へ輸送される高速イオン束を観測し損失機構を明らかにした。(2)JT-60UトカマクではAEによる高速イオン輸送を中性子放射の径方向分布から導出し、高速イオンの磁場リップル輸送の理論との比較からAEの影響を定量的に評価した。(3)LHDでは、NBI電流駆動により非単調回転変換分布を生成したとき、トカマクの反転磁気シアAEに類似したアルヴェン固有モードが励起されることを見出した。(4)AEやEPMは高速イオンにより不安定化されるが、CHSでは電子サイクロトロン加熱で生成したヘリカル磁場リップルに捕捉された高速電子も高速イオンと同様にAEやEPMを励起できることを明らかにし、高速電子励起のバースト的EPMを観測した。高速電子の軌道計算からこのような励起の可能性を明らかにした。(5)CHSではアンテナにより10kHzから300kHzまでの交流磁場印加によりプラズマ周辺部でTAEを励起し、減衰率を測定した。減衰率は固有周波数の10-20%と相当高く連続スペクトル減衰が重要と考えられる。当初の目的とした成果に加え、新たな興味深い成果が得られた。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Radial Transport Characteristics of Fast Ions Due to Energetic-Particle Modes insi de the last Closed-Flux Surface in the Compact Helical System2008

    • 著者名/発表者名
      K. Nagaoka, M. Isobe, K. Tbi, A. Shimizu, A. Fujisama, et. al.
    • 雑誌名

      Physical review Letters 100

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confinement degradation and transport of energetic ions due to Alfve'n eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas2007

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, M. Takechi, K. Shinohara, C. Z. Cheng, G. Matsunaga, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 47

      ページ: 849-855

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle simulation of bursting Alfve'n modes in JT-60U2007

    • 著者名/発表者名
      S. Briguglio, G. Fogaccia, G. Vlad, F. Zonca, , K. Shinohara, M. Ishikawa, M. Takechi
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas 14

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] トカマクにおけるアルウェン固有モードと高速イオンの相互作用2007

    • 著者名/発表者名
      篠原孝司, 武智学, 石川正男
    • 雑誌名

      Journal of Plasma and Fusion Research 83

      ページ: 873-882

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast data acquisition system based on digital oscilloscopes for fluctuation measur ements in a long pulse JT-60U tokamak plasma2007

    • 著者名/発表者名
      G. Matsunaga, M. Takechi amd K. Toi
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design 82

      ページ: 207-213

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヘリカルプラズマにおけるアルヴェン固有モードと高速粒子との相互作用2007

    • 著者名/発表者名
      東井和夫, 長壁正樹, 磯部光孝
    • 雑誌名

      Journal of Plasma and Fusion Research 83

      ページ: 883-899

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Summary of the 9th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems (Takayama, Japan, 9-11 November 2005)2006

    • 著者名/発表者名
      K.Toi
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 46・10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Studies of fast-ion transport induced by energetic particle modes using fast-particle diagnostics with high time resolution in CHS2006

    • 著者名/発表者名
      M.Isobe, K.Toi, H.Matsushita, K.Goto, C.Suzuki et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 46・10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental observations of enhanced radial transport of energetic particles with Alfven eigenmode on the LHD2006

    • 著者名/発表者名
      M.Osakabe, S.Yamamoto, K.Toi, Y.Takeiri, S.Sakakibara et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 46・10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of confinement degradation of energetic ions due to Alfven eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikwa, M.Takechi, K.Shinohara, Y.Kusama, G.Matsunaga et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 46・10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast data acquisition system based on digital oscilloscopes for fluctuation measurements in a long pulse JT-60U tokamak plasma2006

    • 著者名/発表者名
      G.Matsunagaa, M.Takechi, K.Toi
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design 82・2

      ページ: 207-213

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Density Fluctuation Measurement Using Motional Stark Effect Optics in JT-60U2006

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, T.Fujita, N.Oyama, A.Isayama, G.Matsunaga, T.Oikawa, N.Asakura, M.Takechi
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum. 77.10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental studies of energetic-ion-driven MHD instabilities in Large helical Device plasmas2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yamamoto et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion 45・5

      ページ: 326-336

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation of toroidicity-induced Alfven eigenmodes by the electrodes inserted in a heliotron/torsatron plasma2005

    • 著者名/発表者名
      G.Matsunaga et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94・22

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental Studies of Energetic-Ion-Driven MHD Instabilities in the Large Helical Device Plasmas2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yamamoto, K.Toi, S.Ohdachi, N.Nakajima, S.Sakakibara, C.Nuhrenberg et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion Vol.45(to be published)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] Excitation of Stable Alfven Eigenmodes by Application of Alternating Magnetic Field Perturbations in the Compact Helical System2007

    • 著者名/発表者名
      T. Ito, K. Toi, G. Matsunaga, M. Isobe, K. Nagaoka
    • 学会等名
      17th International Toki Conference(ITC17)on Ph ysics of Flows and Turbulence in Plasmas
    • 発表場所
      セラトピア土岐(日本)
    • 年月日
      2007-10-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Local Observations of Fast Ion Responses to Energetic Particle Modes Using a Directional Probe in the Compact Helical Systems(CHS)(Invited talk)2007

    • 著者名/発表者名
      K. Nagaoka, M. Isobe, K. Toi, K. Goto, T. Ito, et. al.
    • 学会等名
      10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particl es in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] MHD instabilities excited by supra-thermal electrons in low density ECRH plasmas of Compact Helical System(CHS)(Oral presentation)2007

    • 著者名/発表者名
      M. Isobe, K. Tbi, Y. Yoshimura, K. Nagaoka, A. Shimizu, et. al.
    • 学会等名
      10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particl es in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Radial Structure of Alfven Eigenmodes with Fast Response Hα-Detector Array in the Large Helical Device(Oral presentation)2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ogawa, K. Toi, F. Watanabe, M. Isobe, C. Suzuki, et. al.
    • 学会等名
      10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Damping Mechanism of Alfven Eigenmode on CHS and Its Sensing System on JT-60U2007

    • 著者名/発表者名
      G. Matsunaga, K. Toi, M. Takechi, K. Shinohara, A. Fukuyama
    • 学会等名
      10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particl es in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Energy shift of the resonant particles being associated frequency shift of TAE-mode on LHD2007

    • 著者名/発表者名
      M. Osakabe, S. Yamamoto, K. Toi, Y. Takeiri, K. Nagaoka, et. al.
    • 学会等名
      10th IAEA Tbchnical Meeting on Energetic Particl es in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Observation of Alfven Eigenmodes with Frequency Sweeping in a Large Helical Device Plasma with Large Counter Beam-Driven Current(Invited talk)2007

    • 著者名/発表者名
      K. Toi, F. Watanabe, T. Tokuzawa, K. Ida, S. Yamamoto, et. al.
    • 学会等名
      10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particl es in Magnetic Confinement Systems
    • 発表場所
      クロスター・ゼーオン(ドイツ)
    • 年月日
      2007-10-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2018-03-28  

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