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帯状流の 乱流渦によるプラズマ閉じ込め劣化の抑制効果と内部輸送障壁形成の相関究明

研究課題

研究課題/領域番号 18360441
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関筑波大学

研究代表者

長 照二  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (80171958)

研究分担者 平田 真史  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (70222247)
小波蔵 純子  筑波大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (60302345)
沼倉 友晴  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (90375379)
岸本 泰明  京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 教授 (10344441)
八坂 保能  神戸大学, 工学部・電気電子工学科, 教授 (30109037)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
11,840千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 1,140千円)
2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2006年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワード内部輸送障壁 / 電場の径方向シアー / 外部制御による内部輸送障壁生成 / 乱流抑制 / エネルギー閉じ込め改善 / ITER / ミラープラズマ / 経済的核融合炉 / 核融合 / 電場シアー / 乱流 / プラズマ閉じ込め / 帯状流 / 層流 / X線
研究概要

研究内容は以下の通りである。即ち、プラズマ内で半径方向にプラズマの持つエネルギーが逃げることを防ぐための内部輸送障壁(ITB)を、外部から制御する解析検討を行った。エネルギー輸送障壁部は、強い回転速度差(シアー)を持って局所的に創られる。このような強い渦度を持つ回転層は、プラズマ中心位置をはずした電子サイクロトン加熱により生成維持され、局所的に高エネルギー電子を生成し、これにより元のガウス分布形状のなだらかな径方向電位分布を、一部膨らみ(ハンプ)を持つ電位分布形状に変形する。
イオン温度や電子温度の局所的な勾配は、内部輸送障壁内で明らかに増大し、これは丁度トカマクやステラレータ装置の内部輸送障壁と類似している。内部輸送障壁内のイオンや電子の実効的熱拡散係数が減少していることが分かる。またこの内部輸送障壁では低周波乱流の抑制が観測され、内部輸送障壁を境に乱流構造が障壁内外で分離されて繋がっていない様子が、分かる。
この研究の意義や重要性は以下の通りである。上述のように、プラズマ内部のエネルギー閉じ込めの改善を行い、よりコンパクトで経済的な核融合実現には、内部輸送障壁によるエネルギー閉じ込めとその制御が喫緊の研究課題である。ところが現在内部輸送障壁の外部制御方法が確立されていない一方、ITER等では、これを重要視しているために、その手法と物理機構を明らかにすることは必要不可欠である。
本研究ではそのはじめての成功に当たる画期的な研究成果と位置づけることができる。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (36件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Active control of internal transport barrier formation due to off-axis electron-cyclotron heating in GAMMA 10 experiments2008

    • 著者名/発表者名
      T., Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas (5月号)(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active control of internal transport barrier formation due to off-axiselectron-cyclotron heating in GAMMA 10 experiments2008

    • 著者名/発表者名
      T. Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Physic sof Plasmas (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Overview of Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      T., Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Transacitions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 11-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of the Effects of Plasma-Confining Potenials Using End-Loss Analysing Systems2007

    • 著者名/発表者名
      M., Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Transacitions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 183-185

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Plasma Confining Potentials and the Associated Radially Sheared Electric Fields on the Plasma Energy Confinement2007

    • 著者名/発表者名
      T., Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Transacitions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 343-345

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Electron Distribution Functions in the Plug Region of the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      J., Kohagura, et. al.
    • 雑誌名

      Transacitions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 204-207

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Keynote Speech : Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      M., Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Invited: Proc. 7th Symposium on Current Trends in Intermational Fusion Research: A Review

      ページ: 45-47

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Position-Sensitive Ion-Current Detector Array Using a Self-Collection Method for Secondary-Electron Suppression2007

    • 著者名/発表者名
      M., Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 573

      ページ: 34-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Tomography Systems for Observations of Electron Cyclotron Heated Plasmas Using Novel Position-Sensitive X-ray Semiconductor-Detector Arrays2007

    • 著者名/発表者名
      T., Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 573

      ページ: 53-56

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Radially Sheared Electric Field on Turbulence Reduction Analyzed with End-Loss Analysing Systems2007

    • 著者名/発表者名
      M., Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion.Research 2

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overview of Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      T. Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Transactions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 11-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Study of the Effects of Plasma-Confining Potentials Using End-Loss Analysing Systems2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Transactions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 183-185

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of Plasma Confining Potentials and the Associated Radially Sheared Electric Fields on the Plasma Energy Confinement2007

    • 著者名/発表者名
      T. Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Transactions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 343-335

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Investigation of Electron Distribution Functions in th ePlug Region of the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      J. Kohagura, et. al.
    • 雑誌名

      Transactions of Fusion Science and Technology 51

      ページ: 204-207

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Keynote Speech : Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Proc.7th Symposiumon Current Trends in Internationa lFusion Research A Review

      ページ: 45-47

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Novel Position-Sensitive Ion-Current Detector Array Usinga Self-Collection Method for Secondary-Electron Suppression2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchA 573

      ページ: 34-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observations of Electron Cyclotron Heated Plasmas Using Novel Position-Sensitive X-ray Semiconductor-Detector Arrays2007

    • 著者名/発表者名
      T. Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchA 573

      ページ: 53-56

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of Radially Sheared Electric Field on Turbulence Reduction Analyzed with End-Loss Analysing Systems2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hirataetal, et. al.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research 5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Novel Position-Sensitive Ion-Current Detector Array Using A Self-Collection Method for Secondary-Electron Suppression2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Vol.573

      ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Tomography Systems for Observations of Electron Cyclotron Heated Plasm as Using Novel Position-Sensitive X-ray Semiconductor-Detector Arrays2007

    • 著者名/発表者名
      T. Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Vol.573

      ページ: 53-56

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Position-Sensitive Ion-Current Detector Array Using A Self-Collection Method for Secondary-Electron Suppression2007

    • 著者名/発表者名
      M.Hirata et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Vol.573

      ページ: 34-37

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Progress in Potential Formation and Radial-Transport-Barrier Production for Turbulence Suppression and Improved Confinement in GAMMA 102006

    • 著者名/発表者名
      T., Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Proc.21st IAEA Fusion Energy Conference

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous measurements of ion and electron currents using a novel compact electrostatic end-loss-current detector2006

    • 著者名/発表者名
      M., Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Estimation of the Local Energy Balance of the Potential-Confining Electrons in Tandem-Mirror Plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      T., Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray diagnostics for investigating electron distribution functions in the central cell of the GAMMA 10 tandem mirror2006

    • 著者名/発表者名
      J., Kohagura, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive Study of Relationship between Electron Distributions and Performances of Microwave and Mirror Devices2006

    • 著者名/発表者名
      K., Ogura, et. al.
    • 雑誌名

      Annual Report of National Institute for Fusion Science April 2005-March 2006

      ページ: 491-491

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Progress in Potential Formation and Radial-Transport-Barrier Production for Turbulence Suppression andImproved Confinement in GAMMA102006

    • 著者名/発表者名
      T. Cho, et. al.
    • 雑誌名

      Proc.21st IAEA Fusion Energy Conference

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simultaneous measurements of ion and electron currents using a novel compact electrostatic end-loss-current detector2006

    • 著者名/発表者名
      M.Hirata, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Estimation of the Local Energy Balance of the Potendai-Confining Electrons in Tandem-Mirror Plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      T. Numakura, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] X-ray diagnostics for investigating electron distribution functions in the central cell of the GAMMA 10 tandem mirror2006

    • 著者名/発表者名
      J. Kohagura, et. al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comprehensive Study of Relationship between Electron Distributions and Performmances of Microwaveand Mirror Devices2006

    • 著者名/発表者名
      K. Ogura, et. al.
    • 雑誌名

      Annual Report of National Institute for Fusion Science

      ページ: 491-491

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observation and Control of Transverse Energy-Transport Barrier due to the Formation of an Energetic-Electron Layer with Sheared ExB flow2006

    • 著者名/発表者名
      T.Cho et al.
    • 雑誌名

      Physical Review letters Vol.97,No.5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Progress in Potential Formation and Radial-Transport-Barrier Production for Turbulence Suppression and Improved Confinement in GAMMA 102006

    • 著者名/発表者名
      T.Cho et al.
    • 雑誌名

      Proc. 21st IAEA Fusion Energy Conference

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Ion and Electron Currents Using a Novel Compact Electrostatic End-Loss-Current Detector2006

    • 著者名/発表者名
      M.Hirata et al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol.77,No.10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] X-ray diagnostics for investigating electron distribution functions and plasma spatial strctres in the GAMMA 10 tandem mirror2006

    • 著者名/発表者名
      J.Kohagura et al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol.77,No.10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental estimation of the local energy balance of the potential-confinig electrons in tandem-mirror plasmas2006

    • 著者名/発表者名
      T.Numakura et al.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol.77,No.10

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Improved Mirror-Plasma Regime Guarded by Coaxially Nested Intense ExB Radially Sheared Flow Having a Peaked-on-Axis Sheared Vorticity2007

    • 著者名/発表者名
      T. Cho, et. al.
    • 学会等名
      11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physics and Transport Barriers
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Progress High confinement in fusion oriented plasmas with k V-order potential, ion, and electron temperatuers with controlled radial turbulent transport in GAMMA 102007

    • 著者名/発表者名
      T. cho, et. al.
    • 学会等名
      49th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics of the American Physical Society
    • 発表場所
      Orland, Florida, USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Improved Mirror-Plasma Regime Guarded by Coaxially Nested Intense ExB Radially Sheared Flow Having a Peaked-on-Axis Sheared Vorticity2007

    • 著者名/発表者名
      T. Cho, et. al.
    • 学会等名
      11th IAEA Technical Meeting on H-mode Physics and Transport Barriers
    • 発表場所
      Tsukuba, JAPAN
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Neutron Fluence Dependence o fX-ray Energy Responses2006

    • 著者名/発表者名
      J. Kohagura, et. al.
    • 学会等名
      Nuclear Fusion Facility Research Cooperation Meeting 2006
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2006-06-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of Electric-Field-Shear Effects on Turbulence Suppression with Confinement Improvement using X-ray Diagnostics in GAMMA 102006

    • 著者名/発表者名
      J. Kohagura, et. al.
    • 学会等名
      The Japan Geoscience Union Meeting 2006
    • 発表場所
      Makuhari, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of the Effects of Plasma-Confining Potentials and Radially Sheared Electric Fields Using End-Loss Analyzers2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hirataet, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of the Electron Energy Confinement based on X-ray Energy Pulse Height Analysis in GAMMA 102006

    • 著者名/発表者名
      N. Morimotoetal, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of the Effects of Plasma-Confining Potentials and Radially Sheared Electric Fields by the Use of X-ray Diagnostics in GAMMA102006

    • 著者名/発表者名
      S. Kiminami, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Effects of Plasma Confining Potentials and the Associated Radially Sheared Electric Fields on the Plasma Energy Confinement2006

    • 著者名/発表者名
      T. Numakura, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of Potential Formation Physics and Effects of Confining Potentials and Radially Sheared Electric Fields using X-ray Diagnostics in GAMMA102006

    • 著者名/発表者名
      J. Kohagura, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Study of the Effects of High-Energy Electron Cylinder in GAMMA 10 Using End-Loss Analyzers2006

    • 著者名/発表者名
      M. Ito, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Diagnostics of Plasma-Confining Potentials for Improving Plasma Confinement due to Electric Fields2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hira, et. al.
    • 学会等名
      23rd Annual Meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] プラズマエネルギーのすべて2007

    • 著者名/発表者名
      プラズマ・核融合学会 編(長 照二 他)
    • 総ページ数
      166
    • 出版者
      日本実業出版社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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