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周辺プラズマ計測による高周波電磁解析におけるプラズマ物理モデル研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06944
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

笠原 寛史  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (50435517)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード周辺部のプラズマ物理モデル / 高周波電場 / 波動計算 / 高周波計測 / プラズマ周辺物理モデル / 大電力電磁波励起 / 相関計測 / 波動物理 / プラズマモデリング / 周辺プラズマ揺動計測 / 高周波特性の改善 / 計測領域の拡大 / 他の実験からのフィードバック / 最適化による再設計 / 揺動伝搬 / 熱プラズマ / 周辺部 / プラズマ分散関数 / 高調波効果 / プラズマ・核融合
研究成果の概要

高周波電場印加時の周辺プラズマの物理モデル研究のために、マルチアレイ型静電プローブ・高周波プローブを作成し、プラズマ計測を実施した。プラズマ計測において、計測用プローブはアンテナ励起の電力が強い場合、プローブのフィードスルー部に多数の絶縁破壊が生じ、大電力高周波電場計測の実施には、非接触型の計測手法が必要であり、高耐圧高周波計測用フィードスルー開発の必要性が高まった。
アンテナ周辺のプラズマモデルとして、アンテナ周辺部では冷たいプラズマモデルと計算モデルが定性的によく一致することが示されたが、容器内の機器の存在により密度勾配が発生し、それに伴う密度分布モデルを作成する必要があることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高周波を用いたプラズマ研究は周辺プラズマから核融合プラズマまで幅広く行われている。特にプラズマ点火や維持のために高周波を用いたプラズマ加熱に焦点が充てられ研究されているが、プラズマ周辺部の低密度域におけるプラズマ壁相互作用や低密度域における非伝搬領域での電磁波の伝搬が観測されていた。今回の研究で電磁波の伝搬としては冷たいプラズマモデルで十分なモデル形成が可能であることが分かったが、その反面、計測機器や電磁波励起用アンテナがもたらす密度分布形成のモデル化の重要性が明らかになった。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] マックスプランクプラズマ物理研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ERM/KMS(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Overview of first Wendelstein 7-X high-performance operation2019

    • 著者名/発表者名
      Klinger T.、Andreeva T.、Bozhenkov S.、Brandt C.、Burhenn R.、Fuchert G.、Geiger B.、Grulke O.、Laqua H.P.、Pablant N.、Rahbarnia K.、Stange T.、von Stechow A.、Tamura N.、Thomsen H.、Turkin Y.、Wegner T.、Abramovic I.、Alcuson J.、Aleynikov P.、Alonso A.、Kasahara H.、Kazakov Y.O. et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 59 号: 11 ページ: 112004-112004

    • DOI

      10.1088/1741-4326/ab03a7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plasma termination by excess pellet fueling and impurity injection in TJ-II, the Large Helical Device and Wendelstein 7-X2019

    • 著者名/発表者名
      Dinklage A., McCarthy K.J., Suzuki C., Tamura N., Wegner Th., Yamada H., Baldzuhn J., Brunner K.J., Buttenschoen B., Damm H., Drewelow P., Fuchert G., Hirsch M., Hoefel U., Kasahara H., Knauer J., Maier D., Miyazawa J., Motojima G., Oishi T., Rahbarnia K., Sunn Pedersen T., Sakamoto R., Wolf R.C., Zhang D.
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 59 号: 7 ページ: 076010-076010

    • DOI

      10.1088/1741-4326/ab17fd

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Large Helical Device reveals long time-scale plasma physics2018

    • 著者名/発表者名
      笠原寛史
    • 学会等名
      International Symposium on the Physics of Ionized Gases
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of research and development in ICRF heating toward DEMO2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kasahara
    • 学会等名
      4th IAEA DEMO Programme Workshop
    • 発表場所
      Karu Surfe, Germany
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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