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重イオンビームプローブの高精度化による二次元電場構造形成と乱流輸送に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06946
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

清水 昭博  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (00390633)

研究協力者 井戸 毅  核融合科学研究所, 高温プラズマ物理研究系, 准教授
藤澤 彰英  九州大学, 応用力学研究所, 教授
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード電場構造 / 二次元構造 / 乱流揺動 / 乱流輸送 / 重イオンビームプローブ / ヘリカル / 大型ヘリカル装置 / 二次元計測 / 揺動計測 / 負イオン源 / プラズマ乱流 / 電位 / 層状流 / 電位計測 / 電場計測 / ヘリカル磁場閉じ込め / 構造形成
研究成果の概要

大型ヘリカル装置(LHD)において、重イオンビームプローブ(HIBP)を用いた電位・密度揺動の二次元計測を実施した。まず、計測におけるS/N比を増大させるため、銀の負イオンビームを生成できるように負イオン源を改良し、これを用いて揺動計測を実施した。しかしながら、想定したプローブビーム電流量及びS/N比を得ることができなかった。そのため、方針を変更して新しくイオン源を製作し、テストスタンドで試験運転を行っている。電位・密度揺動の二次元計測は、従来のイオン源を用いて実施し、アルヴェン固有モード由来の200 kHzの揺動及び高エネルギー粒子駆動による測地線音響モードの二次元構造の計測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

LHDにおいて、HIBPにより電位・密度揺動を同時に二次元で計測できることを証明し、物理研究へ適用すれば非常に有用であることを示した。層状流の一種である測地線音響モードの二次元構造の計測に成功し、密度揺動についてm=1の構造だけではなく、m=0の構造への変化も示唆されるデータを取得した。S/N比をもう少し向上できれば、乱流と層状流について更に踏み込んだ研究が実施でき、異常輸送の解明への可能性につなげられることを見出した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Density profile measurement with a heavy ion beam probe in a toroidal plasma of the compact helical system2018

    • 著者名/発表者名
      A. Shimizu, A. Fujisawa, S. Ohshima, H. Nakano, T. Minami, M. Isobe, S. Okamura, K. Matsuoka
    • 雑誌名

      Review of scientific instruments

      巻: 89 号: 11 ページ: 113507-113507

    • DOI

      10.1063/1.5039571

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2D spatial profile measurements of potential fluctuation with heavy ion beam probe on the Large Helical Device2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shimizu, T. Ido, M. Nishiura, S. Kato, K. Ogawa, H. Takahashi, H. Igami, Y. Yoshimura, S. Kubo, T. Shimozuma
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 87 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4963908

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of 2D Potential Profile Measurements Using the Heavy Ion Beam Probe on the Large Helical Device2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shimizu, T. Ido, M. Nishiura, H. Takahashi, H. Igami, Y. Yoshimura, S. Kubo, T. Shimozuma, S. Kato, M. Yokoyama
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 11 号: 0 ページ: 2402123-2402123

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2402123

    • NAID

      130005395309

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] LHDにおける高速イオン励起測地線音波の2次元構造の観測2019

    • 著者名/発表者名
      井戸毅、一ノ瀬薫、清水昭博、佐々木真
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Energetic particle-driven Geodesic Acoustic Mode in the Large Helical Device2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ido, Akihiro Shimizu, Masaki Osakabe, Kimitaka Itoh, Maxime Lesur, Kunihiro Ogawa, Masaki Nishiura, Yusuke Kosuga, Makoto Sasaki, Katsumi Ida, Shigeru Inagaki, Sanae -I. Itoh, and the LHD Experiment Group
    • 学会等名
      1st Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LHDにおけるHIBPの密度搖動計測の経路積分効果2016

    • 著者名/発表者名
      清水昭博、井戸毅、中野治久、西浦正樹、加藤眞治
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 2D spatial profile measurements of potential and density fluctuation with Heavy Ion Beam Probe on the Large Helical Device2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shimizu, T. Ido, M. Nishiura, S. Kato
    • 学会等名
      21st Topical Conference on High-Temperature Plasma Diagnostics
    • 発表場所
      Monona Terrace, Madison, Wisconsin
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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