オーバーデンスプラズマにおけるBXOモード変換を用いた電子温度分布計測

• 研究課題/領域番号: 25420885
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 長崎 百伸 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (20237506)
• 連携研究者: 小林 進二 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70346055) ; 山本 聡 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70397529) ; 大島 慎介 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (00469610)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 電子バーンスタイン波 / カットオフ / モード変換 / 電子温度計測 / オーバーデンスプラズマ / ラジオメータ

研究成果の概要

核融合プラズマにおいて、電子サイクロトロン波周波数帯域の電磁波はカットオフ密度と呼ばれるアクセス密度上限を克服すべく、電子バーンスタイン波（EBW）を用いた高密度領域での電子温度分布計測法の可能性を探った。
有限ベータ効果を含む3次元磁場配位を考慮に入れたレイトレーシング計算コードKRAYを開発し、既存アンテナシステムを用いてOXモード変換効率のモード変換効率として100%に近い値が得られることを明らかにした。この計算結果を基にEBW検出用8チャンネルラジオメータシステムを製作し、Heliotron Jプラズマ実験装置においてnWレベルの電子サイクロトロン波を検出できるシステムを構築した。

研究成果

• [国際共同研究] Columbia University(米国)
• [国際共同研究] Max-Planck Institute for Plasma Physics(ドイツ)
• [国際共同研究] CIEMAT(スペイン)
• [雑誌論文] Edge plasma responses to energeticparticle- driven MHD instability in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ohshima, S. Kobayashi, S. Yamamoto, その他
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 56 号: 1 ページ: 016009-016009
  • DOI: 10.1088/0029-5515/56/1/016009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neoclassical parallel flow calculation in the presence of external parallel momentum sources in Heliotron J (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nishioka, Y. Nakamura, S. Nishimura, H. Y. Lee, S. Kobayashi, T. Mizuuchi, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima and F. Sano
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 23 号: 3 ページ: 032511-032511
  • DOI: 10.1063/1.4944913
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Summary of ECRH/ECCD Presentations at EC18 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 87 ページ: 02001-02001
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Interpretation of Plasma Fluctuation Data from Combination Measurement of a Perpendicular-View Camera and a Langmuir Probe in Heliotron J (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Zang, T. Mizuuchi, N. Nishino, S. Ohshima, S. Yamamoto, Y. C. Sun, K. Kasajima, M. Takeuchi, K. Mukai, H. Y. Lee, N. Kenmochi, Y. Ohtani, K. Nagasaki, S. Kado, H. Okada, T. Minami, S. Kobayashi, N. Shi, S. Konoshima, Y. Nakamura, F. Sano
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 68 号: 4 ページ: 758-765
  • DOI: 10.13182/fst14-862
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a New Far Infrared Laser Interferometer in Heliotron J and First Results (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohtani, S. Ohshima, N. Asavathavornvanit, T. Akiyama, T. Minami, K. Tanaka, K. Nagasaki, N. Shi, T. Mizuuchi, N. B. Marushchenko, S. Kobayashi, H. Okada, S. Kado, S. Yamamoto, L. Zang, G. M. Weir, N. Kenmochi, S. Konoshima, Y. Nakamura, Y. Turkin and F. Sano
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 号: 0 ページ: 1402091-1402091
  • DOI: 10.1585/pfr.10.1402091
  • NAID: 130005292404
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Second harmonic ECRH breakdown experiments in the TJ-II stellarator (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Cappa, E. Ascasibar, F. Castejon, D. Tafalla, F. Tabares, M. Ochando, J. Romero, E. de la Cal, J. Martinez and K. Nagasaki
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 4 ページ: 043018-043018
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/4/043018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental characterization of plasma start-up using ECRH in preparation of W7-X operation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Preynas, D. Assmus, H. Igami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Kubo, H.P. Laqua, T. Mutoh, K. Nagasaki, M. Otte, T. Shimozuma, T. Stange and Y. Yoshimura
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 87 ページ: 02005-02005
  • DOI: 10.1051/epjconf/20158702005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-pulse Plasma Discharges by Upgraded ECH System in the LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Kasahara, K. Nagasaki, M. Tokitani, N. Ashikawa, Y. Ueda, S. Ito, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, M. Nishiura, S. Kobayashi, Y. Mizuno, K. Okada, S. Ogasawara, R. Makino, I. Yamada, T. Tokuzawa, K. Tanaka, T. Mutoh, H. Yamada, and LHD Experiment Group
  • 雑誌名: European Physical Journal Web of Conferences 巻: 87 ページ: 02020-02020
  • DOI: 10.1051/epjconf/20158702020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First measurement of time evolution of electron temperature profiles with Nd:YAG Thomson scattering system on Heliotron J (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kenmochi, T. Minami, C. Takahashi, S. Tei, T. Mizuuchi, S. Kobayashi, K. Nagasaki, Y. Nakamura, H. Okada, S. Kado, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, N. Shi, L. Zang, Y. Ohtani, K. Kasajima, and F. Sano
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments. 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4890255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of energetic-ion-driven MHD modes by ECCD in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, S. Yamamoto, S. Kobayashi, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53 号: 11 ページ: 113041-113041
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/11/113041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Laser Timing Controller for the High Time-Resolution Nd:YAG Thomson Scattering System in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Kenmochi, T. Minami, S. Arai, C. Takahashi, T. Mizuuchi, S. Kobayashi, K. Nagasaki, Y. Nakamura, H. Okada, S. Yamamoto, S. Konoshima, S. Ohshima, K. Mukai, H. Y. Lee, L. Zang, Y. Nagae, M. Sha, Y. Ohtani, K. Kasajima, T. Harada, H. Watada, H. Fukushima, Y. Sugimoto, Y. Nakamura, K. Hashimoto, F. Sano
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 2402117-2402117
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402117
  • NAID: 130004687670
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Edge Filamentary Structure Motion during Supersonic Molecular-Beam Injection Using a Fast Camera in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Zang, N. Nishino, T. Mizuuchi, S. Ohshima, M. Takeuchi, K. Kasajima, M. Sha, K. Mukai, H. Y. Lee, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Konoshima, Y. Nakamura, F. Sano
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 1402066-1402066
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1402066
  • NAID: 130004467863
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas fueling effect on plasma profile in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuuchi, H.Y. Lee, K. Mukai, K. Yamamoto, S. Kobayashi, H. Okada, S. Yamamoto, S. Ohshima, L. Zang, K. Nagasaki, et al.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 438 ページ: S453-S458
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.01.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Edge Plasma Fluctuations with a Fast Camera in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Zang, M. Takeuchi, N. Nishino, T. Mizuuchi, S. Ohshima, K. Kasajima, M. Sha, K. Mukai , H. Y. Lee, K. Nagasaki, H. Okada, T. Minami, S. Kobayashi, S. Yamamoto, K. Hanatani, Y. Nakamura, S. Konoshima, F. Sano
  • 雑誌名: Plasma Science and Technology 巻: 15 号: 3 ページ: 213-213
  • DOI: 10.1088/1009-0630/15/3/04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of magnetic field configuration on parallel plasma flow during neutral beam injection in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: H Lee, S Kobayashi, M Yokoyama, T Mizuuchi, T Minami, T Harada, K Nagasaki, H Okada, T Minami, S Yamamoto, S Murakami, Y Nakamura, S Konoshima, S Ohshima, L Zang and F Sano
  • 雑誌名: Plasma Phys. Control. Fusion 巻: 55 号: 3 ページ: 35012-35012
  • DOI: 10.1088/0741-3335/55/3/035012
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Electron Bernstein Emission Diagnostic for Heliotron J and LHD (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, Y. Nakamura, S. Kamioka, H. Igami, F. Volpe, T. Stange, K. Sakamoto, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, N. Kenmochi, Y. Otani, Y. Yoshimura, N. B. Marushchenko, T. Mizuuchi
  • 学会等名: 25th International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopia Toki, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Magnetic Field Effect on ECRH/ECCD in Helical Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, T. Minami, H. Kenmochi, K. Sakamoto, Y. Nakamura, H. Okada, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, G. M. Weir, S. Konoshima, K. Hada, Y. Ohtani, X. Lu, H. Kishikawa, N. Asavathavornvanit, K. Murakami, Y. Yoshimura, H. Igami, T. Mizuuchi
  • 学会等名: 20th International Stellarator-Heliotron Workshop
  • 発表場所: Greifswald, Germany
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] Issues on ECCD in Negative Triangular Tokamaks and DEMO Reactor (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki
  • 学会等名: 1st Negative Triangularity Tokamak Concept Reactor Workshop
  • 発表場所: Hefei, Anhui, People’s Republic of China
  • 年月日: 2015-05-09
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Magnetic Shear on Propagation and Absorption of EC Waves (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki
  • 学会等名: Japan-Korea Workshop on Heating and Current Drive
  • 発表場所: Daejeon Convention Center, Daejeon
  • 年月日: 2015-02-26 – 2015-02-27
• [学会発表] Development of Electron Bernstein Emission Diagnostic in Heliotron J (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, Y. Nakamura, S. Kamioka, F. Volpe, H. Igami, K. Sakamoto, T. Mizuuchi, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, L. Zang, N. Kenmochia, Y. Ohtania, N. Marushchenko, Y. Turkin, F. Sano
  • 学会等名: 24th International Toki Conference (ITC24) 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
• [学会発表] Plasma Start-up Using Microwaves in Fusion Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, S. Kobayashi, M. Preynas, K. Hada, T. Mizuuchi, H. Okada, T. Minami, S. Kado, K. Masuda, Y. Nakamura, S. Yamamoto, S. Ohshima, S. Konoshima, K. Sakamoto, L. Zang, N. Kenmochi, Y. Otani, A. Isayama, S. Ide, F. Sano
  • 学会等名: The 9th International Workshop “Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications
  • 発表場所: Nizhny Novgorod - Perm - Nizhny Novgorod
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-30
• [学会発表] Control of Energetic-Particle-Driven Modes by ECH/ECCD in Helical Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, S. Yamamoto, S. Kobayashi, K. Nagaoka, E. Ascasibar, M. Osakabe, Y. Yoshimura, T. Mizuuchi, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Ohshima, S. Konoshima, N. Shi, K. Sakamoto, Y. Nakamura, L. Zang, N. Kenmochi, Y. Ohtani, F. Volpe, N. Marushchenko, F. Sano and the LHD experiment group
  • 学会等名: 18th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall, Nara
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] Summary of ECRH/ECCD Session (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, April 22nd-25th, Nara Prefectural New Public Hall, Nara, 2014
  • 学会等名: 18th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating
  • 発表場所: ara Prefectural New Public Hall, Nara
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
  • 招待講演
• [学会発表] Issues of Plasma Start-up in Stellarator/Heliotron Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki
  • 学会等名: 13th Co-ordinated Working Group Meeting
  • 発表場所: Kyoto University
• [学会発表] Heating and Diagnostic Using Electron Bernstein Waves in Heliotron J (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaki, N. Fujita, Y. Nakamura, F. Volpe, K. Sakamoto, T. Mizuuchi, H. Okada, T. Minami, S. Kado, S. Kobayashi, S. Yamamoto, S. Ohshima, N. Shi, S. Konoshima, L. Zang, N. Kenmochi, H. Igami, Y. Yoshimura, N. B. Marushchenko, F. Sano
  • 学会等名: Joint 19th ISHW and 16th IEA-RFP workshop
  • 発表場所: Padova University, Italy
• [学会発表] ヘリオトロンJ における電子バーンスタイン放射計測システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長崎百伸、F. Volpe、中村祐司、藤田直己、坂本欣三、水内亨、岡田浩之、南貴司、門信一郎、小林進二、山本聡、大島慎介、史楠、木島滋、L. Zang、釼持尚輝、伊神弘恵、吉村泰夫、N. Marushchenko、佐野史道
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第30回年会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [備考] 京都大学エネルギー理工学研究所長﨑研究室
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/beam/index_j.html