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交換型MHD不安定性の飽和機構とヘリカルプラズマ閉じ込め性能への影響の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25289342
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
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

渡辺 清政  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00249963)

研究分担者 佐藤 雅彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (80455211)
徳沢 季彦  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (90311208)
連携研究者 榊原 悟  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (90280594)
大館 暁  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (00270489)
鈴木 康浩  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (20397558)
土屋 隼人  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (90509522)
武村 勇輝  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (60705606)
板垣 正文  北海道大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (30281786)
岡本 征晃  石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (60508290)
柴田 欣秀  岐阜工業高等専門学校, 電気情報工学科, 助教 (20633209)
研究協力者 曽我 良太  名古屋大学, 大学院工学研究科
竹原 啓太  名古屋大学, 大学院工学研究科
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード核融合炉心プラズマ / 環状磁場プラズマ / 電磁流体力学的不安定性 / ミリ波帯電磁波反射計測 / 電子密度揺動計測 / 交換型不安定性 / ヘリカルプラズマ / ミリ波反射計 / 非線形飽和 / 核融合プラズマ / MHD不安定性 / ヘリオトロン / 交換型不安定生性 / ミリ波干渉計 / ミリ波反射系計
研究成果の概要

ヘリカル型磁場核融合発電炉で、高圧プラズマの維持に大きな障害となる交換型不安定性の閉じ込めに与える影響を調べるために、大型ヘリカル装置(LHD)にマイクロ波反射計を設置し、不安定性による磁場容器の揺らぎや磁場容器上のプラズマの流速を計測した。また、不安定性の原因を解明するために数値シミュレーションを行った。その結果、LHDで観測される圧力が急激に減少する現象(コラプス)は磁気島を持つ不安定性が関与していることが分かった。この性質は、通常の交換型不安定性と異なる性質を持つが、シミュレーションによると、成長率は通常型より下がるが、磁気島構造を持つ交換型不安定性が存在することを発見した。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] カルロス3世大学(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Distorted magnetic island formation during slowing down to mode locking in helical plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuzawa, Y. Takemura, K.Y. Watanabe, S. Sakakibara, Y. Narushima, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, S. Inagaki, K. Ida, M. Yoshinuma, K. Tanaka, Y. Suzuki, I. Yamada, and the LHD Experiment Group
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 57 号: 7 ページ: 076003-076003

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aa6d26

    • NAID

      120007029203

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on Slowing-down Mechanism of Locked Mode-like Instability in LHD2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takemura, K.Y. Watanabe, T. Tokuzawa, S. Sakakibara, Y. Narushima, M. Okamoto, S. Ohdachi, Y. Suzuki, K. Ida, M. Yoshinuma, H. Tsuchiya, I. Yamada and the LHD Experiment Group
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 12

    • NAID

      130005766010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetohydrodynamic stability at the edge region in H-mode plasmas with long edge-localized-mode-free phases in the large helical device2016

    • 著者名/発表者名
      Toi, K., Ohdachi, S., Ueda, R., Watanabe, K. Y., Nicolas, T., Suzuki, Y., Ogawa, K., Tanaka, K., Takemura, Y. and LHD Experiment Group
    • 雑誌名

      Plasma Phys and Control Fusion

      巻: 58 号: 9 ページ: 094002-094002

    • DOI

      10.1088/0741-3335/58/9/094002

    • NAID

      120007186421

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developments of frequency comb microwave reflectometer for the interchange mode observations in LHD plasma2016

    • 著者名/発表者名
      R. Soga, T. Tokuzawa, K.Y. Watanabe, K. Tanaka, I. Yamada, S. Inagaki and N. Kasuya
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 11

    • NAID

      120007180053

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic turbulence and pressure gradient feedback effect of the 1/2 mode soft-hard magnetohydrodynamic limit in large helical device2014

    • 著者名/発表者名
      J. Varela, K. Y. Watanabe, S. Ohdachi, and Y. Narushima
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 9 号: 9

    • DOI

      10.1063/1.4895499

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of multi-scale turbulence and non-local transport in LHD plasma2014

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuzawa, S. Inagaki, K. Ida, K. Itoh, et al.
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 21 号: 5 ページ: 055904-055904

    • DOI

      10.1063/1.4876619

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hard magnetohydrodynamic limit in 1/3 sawtooth like activity in LHD2014

    • 著者名/発表者名
      J. Varela, K. Y. Watanabe, S. Ohdachi and Y. Narushima
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 21 号: 3

    • DOI

      10.1063/1.4867066

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of magnetic island formation due to resistive interchange instability in helical plasma2014

    • 著者名/発表者名
      R. Ueda, K. Y. Watanabe, Y. Matsumoto, M. Itagaki, M. Sato and S. Oikawa
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 21 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4875340

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] LHDにおけるロックトモード様不安定性の安定性解析2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊清政,岡本征晃1,武村勇輝, 佐藤雅彦, 徳沢季彦, 榊原悟, L.Garcia
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ロックトモード様不安定性の実験研究2016

    • 著者名/発表者名
      武村勇輝、渡邊清政、徳沢季彦、榊原悟、成嶋吉朗、岡本征晃、大舘暁、鈴木康浩、居田克巳、吉沼幹朗、土屋隼人、山田一博
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LHDにおける高空間分解ECE計測のための金属レンズ付きアンテナの開発2016

    • 著者名/発表者名
      竹原啓太, 徳沢季彦, 渡邉清政, LHD実験グループ
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] LHDにおけるロックドモード様不安定性発現時のプラズマ回転速度変化の観測2016

    • 著者名/発表者名
      徳沢季彦, 武村勇輝, 渡邊清政, 居田克巳, 吉沼幹朗, 榊原悟, 成嶋吉朗, 土屋隼人, 長山好夫, LHD実験グループ
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第33回年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic island formation in locked‐like mode in helical plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      T.Tokuzawa, Y.Takemura, K.W.Watanabe, S.Sakakibara, Y.Narushima, H.Tsuchiya, Y.Nagayama, S.Inagaki, K.Ida, M.Yoshinuma, K.Tanaka, Y.Suzuki, I.Yamada, and LHD Experiment Group
    • 学会等名
      26th IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of oscillation of poloidal rotation velocity in LHD2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuzawa, Y. Takemura, K.W. Watanabe, S. Inagaki, K. Ida, M. Yoshinuma, S. Sakakibara, Y. Narushima, H. Tsuchiya, Y. Nagayama, K. Tanaka, I. Yamada, and the LHD Experiment Group
    • 学会等名
      18th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On recent MHD topics of LHD2016

    • 著者名/発表者名
      K.Y.Watanabe
    • 学会等名
      US-Japan MHD Workshop on “Fundamental understanding of 3-D magnetic field effects for optimization of fusion devices”
    • 発表場所
      Toki(Japan)
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDにおける外部共鳴摂動磁場のMHD平衡・安定性に対する影響の研究2015

    • 著者名/発表者名
      渡邊清政,榊原悟,成嶋吉朗,政宗貞男,武村勇輝,大舘暁,鈴木康浩
    • 学会等名
      第32回プラズマ・核融合学会 年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] LHD実験における低次MHDモードの内部構造の特徴2015

    • 著者名/発表者名
      武村勇輝,渡邊清政,大舘暁,鈴木康浩,田中謙治,榊原悟,成嶋吉朗,山田一博
    • 学会等名
      第32回プラズマ・核融合学会 年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 改良したマイクロ波コム反射計を用いたLHDプラズマにおける交換型不安定性の構造観測2015

    • 著者名/発表者名
      曽我良太、徳沢季彦、渡邊清政、榊原悟、田中謙治、山田一博、稲垣滋、LHD実験グループ
    • 学会等名
      第32回プラズマ・核融合学会 年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Resonant Magnetic Field on MHD properties in LHD plasmas2015

    • 著者名/発表者名
      K.Y.Watanabe, Y.Narushima, S.Sakakibara, S.Ohdachi, Y.Suzuki, Y.Takemura and LHD experiment group
    • 学会等名
      20th International Stellarator-Heliotron Workshop
    • 発表場所
      Greifswald(Germany)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Estimation of internal structure of resistive interchange instability in LHD2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takemura, K.Y. Watanabe, S. Ohdachi, K. Tanaka, S. Sakakibara, Y. Narushima, Y. Suzuki and LHD Experiment Group
    • 学会等名
      20th International Stellarator-Heliotron Workshop
    • 発表場所
      Greifswald(Germany)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LHDプラズマにおける交換型不安定性の観測とその構造に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      曽我良太,渡邊清政,徳沢季彦,LHD研究グループ
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Multi-point Measurements for Study of Plasma Turbulence in the LHD2014

    • 著者名/発表者名
      Tokihiko Tokuzawa, Shigeru Inagaki, Akira Ejiri, Ryota Soga, Ichihiro Yamada, Shin Kubo, Mikiro Yoshinuma, Katsumi Ida, Chihiro Suzuki, Kenji Tanaka, Tsuyoshi Akiyama, Naohiro Kasuya1), Kimitaka Itoh, Kiyomasa Watanabe, Hiroshi Yamada, Kazuo Kawahata and LHD EXPERIMENT GROUP
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      Toki Messe, Niigata (NIigata)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Propagation of Resistive Interchange Modes2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Sato, Akihiro Ishizawa and Noriyoshi Nakajima
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      Toki Messe, Niigata (NIigata)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Response of Interchange Instability to Resonant Magnetic Field by External Coil2014

    • 著者名/発表者名
      K.Y. WATANABE, S. MSAMUNE, S.SAKAKIBARA, Y. TAKEMURA, M. Sato, S.Ohdachi, Y. Narushima, Y. Suzuki and LHD experiment group
    • 学会等名
      24th International Toki Conference (ITC-24) on "Expanding Horizons of Plasma and Fusion Science through Cross-Fertilization"
    • 発表場所
      Ceratopia Toki (Toki)
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 外部共鳴摂動磁場印加に対する交換型MHD不安定性の応答2014

    • 著者名/発表者名
      渡邊 清政, 政宗 貞男, 榊原 悟, 武村 勇輝, 佐藤 雅彦, 大館 暁, 成嶋 吉朗, 鈴木 康浩
    • 学会等名
      第10回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学(筑波)
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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