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「強磁場側斜め直接入射法」による遮断密度以上での電子サイクロトロン共鳴加熱の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03590
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
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

伊神 弘恵  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (10390634)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード電子サイクロトロン共鳴加熱 / 高密度プラズマ加熱 / プラズマ波動相互作用 / プラズマ境界領域 / 電子サイクロトロン加熱 / 異常波 / 周辺プラズマ加熱 / 強磁場ECH / 電子バーンシュタイン波
研究成果の概要

基本電子サイクロトロン共鳴周波数を用いた磁場閉じ込めプラズマの電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)のためには、通常正常波が弱磁場側から入射される。本研究では大型ヘリカル装置(LHD)において基本異常波を電子サイクロトロン共鳴層よりも強磁場側から入射することで弱磁場の低密度領域に現れる異常波の遮断を避け、プラズマの点火から正常波の遮断密度を超える密度の領域までのECRHが可能であることを実験的に実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁場閉じ込め形式の核融合装置における炉心プラズマにおいて、電子サイクロトロン波による共鳴加熱(ECRH)は、炉心プラズマの生成・保持・電流駆動に大きな役割を果たすと期待される。通常ECRHには基本あるいは第二高調サイクロトロン共鳴周波数が用いられ、第二高調波の方が高密度領域まで伝播可能であるが、磁場強度の大きい核融合プラズマでは第二高調波帯の大電力/定常発振管の開発が困難となる可能性がある。本研究により、基本波の正常波遮断密度を超えるプラズマのECRHが可能なことが実験的に実証され、核融合炉心プラズマの加熱可能密度領域の拡張が可能であることが示された。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Development of the Molybdenum Millimeter Wave Target Tile for ECRH Antenna Alignment after the Evacuation in LHD2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroe IGAMI, Ryoma YANAI, Satoshi ITO, Yasuo YOSHIMURA, Shin KUBO, Hiromi TAKAHASHI, Takashi SHIMOZUMA, Toru Ii TSUJIMURA1, Masaki NISHIURA and Yoshinori MIZUNO
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 16 ページ: 245066-245066

    • NAID

      130008053127

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent ECRH/ECCD experiments aiming for higher density and temperature operations in the LHD2019

    • 著者名/発表者名
      Igami Hiroe、Kubo Shin、Shimozuma Takashi、Yoshimura Yasuo、Ii Tsujimura Toru、et al.
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 203 ページ: 02001-02001

    • DOI

      10.1051/epjconf/201920302001

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a Quick-Response Microwave Bolometer for the Stray Radiation Measurement in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      Igami Hiroe、Kubo Shin、Shimozuma Takashi、Yoshimura Yasuo、Takahashi Hiromi、Tsujimura Toru Ii
    • 雑誌名

      2018 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2018)

      巻: CFP18IMM-POD ページ: 1224-1225

    • DOI

      10.1109/irmmw-thz.2018.8510348

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of the O-X mode conversion rate of the finite width wave in two dimensional systems2022

    • 著者名/発表者名
      H. Igami, A. Fukuyama, K. Nagasaki
    • 学会等名
      21st Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission (ECE) and Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Bernstein wave Emission Measurement in Ka-band for high b discharges in LHD2021

    • 著者名/発表者名
      H. Igami, K. Nagasaki, Y. Kato, A. Fukuyama, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, M. Nishiura, H. Takahashi, T. Tsujimura, N. Kenmochi, and R. Yanai
    • 学会等名
      The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHD低磁場放電における電子バーンシュタイン波放射計測2021

    • 著者名/発表者名
      伊神弘恵, 長崎百伸, 加藤悠, 福山淳 ,下妻隆 ,吉村泰夫, 西浦正樹, 高橋裕己, 辻村享, 釼持尚輝, 矢内亮馬
    • 学会等名
      第38回 プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of the Molybdenum Millimeter Wave Target Tile for ECRH Antenna Alignment after the Evacuation in LHD2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroe Igami
    • 学会等名
      The 29th International Toki Conference (ITC29)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁場側からの基本Xモード入射による高密度プラズマの電子サイクロトロン共鳴加熱2020

    • 著者名/発表者名
      伊神弘恵、久保伸、下妻隆、吉村泰夫、西浦正樹、辻村亨、矢内亮馬、 釼持尚輝、田中謙治
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Excitation and propagation of waves in ion cyclotron harmonics and lower hybrid wave frequency range originated from high energy and low pitch angle ions in a magnetically confined fusion oriented device2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroe Igami
    • 学会等名
      9th East Asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical Plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDにおける基本ECR層強磁場側からの異常波斜め直接入射による加熱2019

    • 著者名/発表者名
      伊神弘恵
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent progress of the applications of ECRH/ECCD and the supportive technologies in the LHD2018

    • 著者名/発表者名
      Igami Hiroe、Kubo Shin、Shimozuma Takashi、Yoshimura Yasuo、Takahashi Hiromi, Ii Tsujimura Toru et al.
    • 学会等名
      20th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission (ECE) and Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH)
    • 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] Development of a Quick-Response Microwave Bolometer for the Stray Radiation Measurement in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      Igami Hiroe、Kubo Shin、Shimozuma Takashi、Yoshimura Yasuo、Takahashi Hiromi、Tsujimura Toru Ii
    • 学会等名
      2018 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of stair-like frequency transitions of ion cyclotron harmonic emissions in the lower hybrid frequency range in LHD2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroe Igami, Mieko Toida, Kenji Saito, Tsuyoshi Akiyama, Ryosuke Seki, Shuji Kamio and LHD experiment group
    • 学会等名
      The 27th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research & the 13th Asia Pacific Plasma Theory Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性粒子入射と電子サイクロトロン共鳴加熱による プラズマ立ち上げ時の低域混成共鳴周波数帯の波動計測2018

    • 著者名/発表者名
      伊神弘恵、樋田美栄子、齋藤健二, 秋山毅志, 神尾修治, 關良輔
    • 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

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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