磁気ヘリシティー注入法によるスフェロマックプラズマの長時間電流駆動実験

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452135
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 桂井 誠 東京大学, 工学部, 教授 (70011103)
• 研究分担者: 板垣 敏文 東京大学, 工学部, 助手 ; 小野 靖 東京大学, 工学部, 講師 (30214191)
• キーワード: 核融合研究 / 磁気プラズマ閉じ込め / コンパクトトーラス / フフェロマック / 電流駆動 / 磁気ヘリシティー / 可視光トモグラフィー / トカマク

研究概要

スフェロマックプラズマの電流維持を達成するための磁気ヘリシティー注入法についての実験研究を行ってきた。過去2年間に行った予備的実験を受けて、本年度は特に有力と思われる“OH法"についての研究を行った。このOH法は、中心対称軸に沿って設置した変流器によって、プラズマのトロイダル電流を誘導励起するもので、これによってスフェロマックの寿命を3〜4倍に延ばすことに成功した。しかしながら実験で得られたスフェロマックは自由境界を有するために巨視的不安定の発生が避けられず、OH電流のパルス長に比べると短い時間しか配位の維持が行われないことが判明した。そこで、この問題を解決するために、OHコイルの中心に中央導体を挿入して、そこに電流を流すことによってトロイダル磁界を発生させ、スフェロマックの表面にトロイダル磁界を印加することを試みた。この配位はスフェロマック配位というよりも、どちらかというとトカマク(特に極低アスペクト比トカマク)に近いものであるが、長時間電流駆動という観点からはスフェロマックより約2倍程優れた特性を示すことが確認された。この両配位の持続特性の違いが、如何なる原因によるかを明かにするための研究を行う必要が出たと判断した。そこで基本となる磁気リコネクション速度の両配位による違を検討するために、それぞれの配位におけるマージング実験を行って、磁気リコネクション速度の比較を行った。この結果、トカマク配位の方がその速度が遅いことが判明し、これが配位の崩壊を遅らせていることの原因ではないか、との結論に達した。以上、3年間の研究によって、スフェロマックの長時間(自然減衰に比し3〜4倍)の電流駆動には成功したものの、新たな問題として、完全な定常的電流駆動の達成には問題が残ることが明かとなった。それへ向けてトカマク型の配位への改良が有効であることも明かにされた。

研究成果

• [文献書誌] 森田,早川,桂井: "回転楕円体導体容器中におけるフラックスコア-スフェロマックの平衡配位" 電気学会論文誌. 112-A. 706-712 (1992)
• [文献書誌] S.Kogoshi,M.Katsurai et.al.: "Helical Heliac Coil Reconstraction by Higher Harmonic Modulation on L=1 Helical Coil" J.P.S.J. 61. 4267-4270 (1992)
• [文献書誌] 顧,小野,桂井: "コンパクトトーラスプラズマ実験装置TS-3内で生成される極低アスペクト比トーラスプラズマの平衡解" 電気学会論文誌.
• [文献書誌] Y.Ono,A.Morita M.Katsurai: "Merging of Two Spheromaks and its Application to Slow Formation of FRC" Proc.14th Int.Cnf on Plasma Phys and Controlled Nuclear Fasin Res.IAEA-CN. IAEA-CN-56 C-4-4 (1992)
• [文献書誌] Y.Ono,A.Morita M.Katsurai,M.Yamada: "Exporimental Investigation of Fhree Dimensional Magnetic Reconnection by use of Two Colliding Spheromaks" Physics of Fluido.
• [文献書誌] N.Amemiya M.Katsurai: "Axial Compresstion of Flux-Core-Spheromaks in an Extirnal Equlibuisn Field" J.P.S.J.