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電子サイクロトロン加熱によるトロイダル流駆動機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03582
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関京都大学

研究代表者

村上 定義  京都大学, 工学研究科, 教授 (40249967)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードトロイダル流 / 電子サイクロトロン加熱 / 高速電子 / トロイダルトルク / ヘリカル / トカマク / 非軸対称磁場 / 高エネルギー電子 / トロイダルプラズマ / シミュレーション / ドリフト運動論方程式
研究成果の概要

本研究では,電子サイクロトロン加熱(ECH)に関連するトロイダル流駆動機構として,非軸対称磁場がもたらす高エネルギ電子の径方向流束に関連するJxBトルクの働きに着目して研究を行った.結果として,LHDおよびHSXプラズマにおいてECHによる高エネルギー電子がトロイダル流分布に影響していることを定量的に示した.さらに,JT-60U装置においてトロイダルリップル磁場を導入し,ECHによるJxBトルクのトロイダル流への影響について定量的に解析した.結果として,ECHによるJxBトルクでは実験的に得られたトロイダル流の変化を説明できないことが明らかとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

トーラス型磁場閉じ込め核融合装置において,トロイダル流やそのシアが乱流抑制や電磁流体的不安定性の抑制に重要であることが知られている.本研究では,3次元磁場におけるECHによる高速電子が径方向拡散によりJxBトルクを発生させ,トロイダル流駆動する可能性を検証した.LHDおよびHSXプラズマにおけるシミュレーションと実験結果との比較により,ヘリカル系プラズマにおいては,ECHを積極的に用いてトロイダル流を制御できることが示された.本研究では,効率的な核融合炉の開発に大きく貢献したと考えられる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 14件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Wisconsin University at Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Magnetic Configuration and Heating Location Dependences of Toroidal Torques by Electron Cyclotron Heating in LHD2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Y., Murakami S.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 16 号: 0 ページ: 2403043-2403043

    • DOI

      10.1585/pfr.16.2403043

    • NAID

      130008028413

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2021-03-19
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of toroidal flow generation by electron cyclotron heating in HSX and LHD plasmas2021

    • 著者名/発表者名
      Y. YAMAMOTO , S. MURAKAMI , C.C. CHANG , S.T.A. KUMAR , J.N. TALMADGE , K.M. LIKIN , D.T. ANDERSON , H. YAMAGUCHI , H. TAKAHASHI , K. IDA , M. YOSHINUMA , LHD EXP. GROUP
    • 雑誌名

      Proc. of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2020)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of the Pfirsch-Schlueter flow on the inboard/outboard asymmetry of the toroidal flow in LHD2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Y.,Murakami S.,Takahashi H.,Ida K.,Yoshinuma M.,Chen J.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 27 号: 4 ページ: 042514-042514

    • DOI

      10.1063/1.5126526

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulation Study of Neutral Beam Injection Heating in the HSX Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      MORISHITA Yuya、MURAKAMI Sadayoshi、LIKIN Konstantin、ANDERSON David T.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 3403152-3403152

    • DOI

      10.1585/pfr.14.3403152

    • NAID

      130007730083

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2019-09-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of the <i>j </i>× <i>B </i>Force Produced by Electron Cyclotron Heating in HSX Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      YAMAMOTO Yasuhiro、MURAKAMI Sadayoshi、CHANG Ching-Chieh、KUMAR Santhosh T.A.、TALMADGE Joseph N.、LIKIN Konstantin、ANDERSON David T.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 3403105-3403105

    • DOI

      10.1585/pfr.14.3403105

    • NAID

      130007688030

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2019-07-11
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mechanism of toroidal flow generation by Electron Cyclotron Heating in HSX and LHD Plasmas2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, S.T.A. Kumar, J.N. Talmadge, K.M. Likin, D.T. Anderson, H.Yamaguchi, C.C. Chang, H. Takahashi, K. Ida, M. Yoshinuma and LHD Exp. Group
    • 学会等名
      IAEA Fusion Energy Conference 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of net toroidal torque generation by radial diffusion of ECH supra-thermal electrons in tokamak plasmas2021

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, Y. Yamamoto, D. Iio and Mitsuru Honda
    • 学会等名
      47th European Physical Society Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Configuration and Heating Location Dependences of the Toroidal Torques by ECH in LHD2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, C.C. Chang, H. Takahashi, K. Ida, M. Yoshinuma
    • 学会等名
      The 29th International Toki Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Toroidal Field Ripple on Toroidal Torque by Electron Cyclotron Heating in JT-60U Plasma2020

    • 著者名/発表者名
      H. Ishiguro, S. Murakami, Y. Yamamoto, M. Honda
    • 学会等名
      The 29th International Toki Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘリカルプラズマにおけるECHによるトロイダル流の駆動2020

    • 著者名/発表者名
      山本泰弘,村上定義,他
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Simulation study of a net toroidal torque generation by suprathermal electrons of ECH in non-axisymmetric tokamak plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al
    • 学会等名
      23rd TOPICAL CONFERENCE ON RADIOFREQUENCY POWER IN PLASMAS
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling of supra-thermal electron flux and toroidal torque by ECH in non-axisymmetric toroidal plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      22nd International Stellarator Heliotron Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Electron Cyclotron Heating on the Toroidal Flow in Helical Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      22nd International Stellarator Heliotron Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling of supra-thermal electron flux and toroidal torque by ECH in non-axisymmetric toroidal plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      61st Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Electron Cyclotron Heating on the Toroidal Flow in Helical Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      61st Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非軸対称トカマクにおけるECHによるトロイダル流駆動機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      村上定義,他
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Electron Cyclotron Heating on the Toroidal Flow in Helical Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      Korea-Japan Workshop on Physics and Technology of Heating and Current Drive
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation Study of Toroidal FLow Generationn by ECH in Non-axisymmetric Toroidal Plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      Japan-Korea Workshop on Modeling and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of toroidal flow generation by ECH in non-axisymmetric toroidal plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      Joinnt Varenna-Lausanne International Workshop on "Theory of Fusion Plasmas"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of toroidal flow generation by ECH in non-axisymmetric toroidal plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Electron Cyclotron Heating on the Toroidal Flow in Helical Plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, S. Murakami, et al.
    • 学会等名
      27th Internatinal Toki Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of toroidal flow generation by ECH in non-axisymmetric toroidal plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      村上定義,他
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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