エンドプレートバイアスによる不安定性の制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452307
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 間瀬 淳 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (00023325)
• 研究分担者: 北條 仁士 筑波大学, 物理学系, 助教授 (30116660) ; 石井 亀男 筑波大学, 物理学系, 助教授 (10015844)
• キーワード: プラズマ / 不安定波動 / エンドプレート / 電位制御 / 安定化

研究概要

1.密度および密度揺動測定法のプラズマの高密度化への対応のため、以下の開発および製作を行った。
i)フラウンホーファー回折法(FD法)を従来の44GHz帯域から70GHz帯域へ拡張した。効率の良い一次元アンテナアレイを光学スリットとして用いることにより、従来とほぼ同じSN比を達成した。
ii)反射計の増設を行った。7-18GHz帯反射計をセントラル部ICRF加熱アンテナ近傍(z=1.8m)に設置した。これにより従来の装置(z=0m)と軸方向の相関測定が可能となった。また、18-26GHz帯反射計を製作・設置した。2.今年度は、高密度モードであるICRFスタートモードを中心としてエンドプレートバイアス実験を実施した結果、以下の成果が得られた。
i)FD法による不安定波動の(k,ω)スペクトル、反射計による揺動レベルの半径方向分布と径方向電場との対応、さらには軸方向相関測定等から、ドリフト波とm=1,2の回転駆動フルートモードが同時に励起されていることを確かめた。
ii)バイアス印加による不安定性制御の結果、フルートモードはドリフト波と逆の特性をもち、径方向電場が0に近い時揺動レベルが最小で、正負にかかわらず電場を強くするにつれ大きくなることが分かった。フルートモードの成長により密度分布はコアー部で低く周辺部で大きいブロードな分布となり、半径方向輸送に影響があることを確かめた。
iii)反射計測定から、ドリフト波は周辺領域に分布する一方、フルートモードは電位分布から導出される径方向電場の大きい領域に分布していることが観測された。バイアス印加を工夫し、両者を同時に制御できる可能性を示した。
3.軸方向2台の反射計を用い、電磁アルベンイオンサイクロトロンモードの観測と同時に、ICRF加熱波動の測定を行った。ICRF波動分布とプラズマの反磁性信号の相関を調べ、イオン加熱の物理機構、加熱効率の評価に対する新しい知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] M.Inutake: "Confinement Scaling,Heating and Stability in the GAMMA 10 and HIEI Tandem Mirrors" Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research(IAEA,Vienna). 2. 651-657 (1993)
• [文献書誌] A.Mase: "Measurement of Alfven Ion-Cyclotron Wave using Both X-and O-mode Reflectometers" Physics of Fluids B. 5. 1677-1680 (1993)
• [文献書誌] H.Hojo: "Density Fluctuations Associated with Electromagnetic Waves in Ion Cyclotron Range of Frequencies" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 3287-3288 (1993)
• [文献書誌] R.Katsumata: "Stability Study Related to Pressure Anisotropy in the GAMMA10 Tandem Mirror" Proc.20th EPS Conf.on Controlled Fusion and Plasma Physics. 17C. 545-548 (1993)
• [文献書誌] N.Yamaguchi: "Space-Resolving Flat Field Spectrograph for Large Sized Plasma Diagnostics" Proc.20th EPS Conf.on Controlled Fusion and Plasma Physics. 17C. 1219-1222 (1993)
• [文献書誌] H.Hojo: "非等方性プラズマにおけるイオン温度勾配モードの安定性境界" Journal of Plasma and Fusion Research. 69. 950-956 (1993)
• [文献書誌] H.Hojo: "Density Fluctuations of Electromagnetic Plasma Waves in Ion Cyclotron Range of Frequencies" Journal of Plasma and Fusion Research. 69. 1043-1049 (1993)
• [文献書誌] H.Hojo: "Effect of Radial Diffusion on Potential Formation of a Tandem Mirror" Journal of the Physical Society of Japan. 69. 4148-4149 (1993)
• [文献書誌] M.Ichimura: "Stability of ICRF-Heated Plasmas in the GAMMA 10 Tandem Mirror" Proc.5th Int.Toki Conf.on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] A.Mase: "Microinstabilities in the Central Cell Plasma of GAMMA 10" Open Systems '93(World Scientific). (印刷中). (1994)
• [文献書誌] M.Inutake: "Potential Profile Control and MHD Stability of GAMMA 10 ICRF-Heated Plasmas" Open Systems '93(World Scientific). (印刷中). (1994)
• [文献書誌] N.Yamaguchi: "Impurity Studies on the GAMMA 10 using Extreme Ultraviolet/Soft X-ray Spectroscopy" Open Systems '93(World Scientific). (印刷中). (1994)
• [文献書誌] M.Ichimura: "Experimental Study of Alfven-Ion-Cyclotron Mode in the GAMMA 10 Tandem Mirror" Open Systems '93(World Scientific). (印刷中). (1994)
• [文献書誌] L.G.Bruskin: "Microwave Scattering near the Cut-off Layer by Density and Magnetic Field Fluctuations" Plasma Physics and Controlled Fusion. 36(印刷中). (1994)