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核融合炉における高ベータ化と境界プラズマ自己構造形成に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03594
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
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

浦野 創  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂研究所 先進プラズマ研究部, グループリーダー (70391258)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードHモード / 高ベータ / プラズマ位置形状制御 / 水素同位体 / トカマク / JT-60 / ペデスタル / 放電シナリオ / プラズマ形状 / MHD不安定性 / ELM / プラズマ
研究成果の概要

トカマク実験においては、閉じ込め時間は水素同位体質量に対して正の依存性を持つことが経験的に知られている。そこで、本研究では、軽水素・重水素の高閉じ込めモードでは重水素プラズマの周辺部が高い圧力を持つことに着目し、重水素時に周辺部が安定化する原理を解析した。重水素プラズマでは、コア部の温度勾配に起因する微視的不安定性が抑制されるため、高い圧力が得られる。従って、プラズマコア部の改善による高プラスマ圧力化による磁気軸シフトが発生し、周辺プラズマ部のMHD不安定性が改善したため、高い周辺部圧力が得られることが分かった。本研究により、高ベータ化と境界プラズマ自己構造形成との関係を示す実験的証拠を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、Hモードプラズマの大域的な相互作用のプロセスを明確にした。このフィードバック機構は高楕円度、高三角度化したプラズマ形状において成立するため、その基盤となる放電立ち上げシナリオの作成、及び実時間でのプラズマ位置形状制御手法の開発が重要であり、等磁束制御において優先的にプラズマ位置形状制御を行う適応型電圧配分スキームを開発した本研究の成果は、Hモードプラズマにおける高プラスマ圧力化による磁気軸シフトの発生に伴い、周辺プラズマ部のMHD不安定性を改善させるためにプラズマ形状を適切に維持・制御し、高ベータプラズマの生成と維持へ向けた立ち上げシナリオの確立に向けて貢献する重要な成果である。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 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

    (7件)

すべて 2022 2021 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] 英国カラム核融合研究センター(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of plasma control schemes and plan of plasma physics studies in JT-60SA2022

    • 著者名/発表者名
      浦野創
    • 雑誌名

      Reviews of Modern Plasma Physics

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1007/s41614-022-00089-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Review of hydrogen isotope effects on H-mode confinement in JT-60U2021

    • 著者名/発表者名
      Urano H、Narita E
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 63 号: 8 ページ: 084003-084003

    • DOI

      10.1088/1361-6587/ac048c

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The Focus of Plasma Research in JT-60SA for ITER and DEMO2022

    • 著者名/発表者名
      浦野創
    • 学会等名
      20th International Congress on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of plasma control schemes and plan of plasma physics studies in JT-60SA2021

    • 著者名/発表者名
      浦野創
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] JT-60SAにおけるプラズマ着火解析2019

    • 著者名/発表者名
      浦野創
    • 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] JT-60SAにおけるプラズマ着火解析2018

    • 著者名/発表者名
      浦野創
    • 学会等名
      第35回プラズマ・核融合学会年会
    • 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: 2024-01-30  

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