異常輸送に基くディスラプティブ不安定性の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680545
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 伊藤 公孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50176327)
• 研究分担者: 伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611) ; 浜田 泰司 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (20023723) ; 佐貫 平二 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (80109355)
• キーワード: ディスラプティブ不安定性 / 異常輸送 / 強い乱流 / 電流拡散係数 / 乱流遷移 / 磁気トリガー / 圧力勾配 / トロイダルプラズマ

研究概要

この研究の目的は、種々のディスラプションの現象の中核をなす、突発的成長(トリガー現象)と急速なプラズマ分布の発展の物理を理論的に解明することである。具体的には、異常輸送の分岐現象として崩壊現象を理論的に定式化する事を目指す。
前年度間での研究によって乱流輸送係数の分岐があることを理論的に示した。その分岐によって、崩壊直前に速い成長を示す揺動が突発的に発生する事を導いた。崩壊直前に突然成長する揺動が崩壊過程の直接の原因であり、様々な崩壊現象に共通する本質的機構であるとの認識を得た。
これらの理論的成果を得て、ディスラプション現象の中核をなす、プラズマ変形の突発的発生と大規模・急激な再構成という過程に新しい描像を提案した。不安定化をもたらす駆動力が徐々に増して行く時、揺動は連続的に増えるのではなく、駆動力がある閾値に達した所で突発的・爆発的成長を示す事が明らかにされた。圧力勾配という駆動パラメータと、揺動振幅という物理量の間に、ヒステリシスがあることを理論的に示した。
実験データを広く検討し、そうしたヒステリシスが実際に観測されている事を見出した。崩壊現象に関する多くの観測を検討し、ここで提案した「乱流輸送の分岐による崩壊現象の発生」という描像が、広範な理解を与えることを確認した。トカマクの鋸歯状振動やプラズマの圧力勾配によって起きると見られる崩壊現象をはじめ多くの崩壊現象に関し、共通の物理を理論的に提案することが出来たと言ってよかろう。

研究成果

• [文献書誌] K.ITOH,et al.: "Generation of Toroidal Carrent sheet at sawtooth crash" Plasma phys.Contr.Fusion. 39. 1033-1039 (1997)
• [文献書誌] K.ITOH,et al.: "Current diffusive interchange mode turbulence at Low magnetic shear" Plasma phys.Contr.Fusion. 39. 1561-1570 (1997)
• [文献書誌] A.Fujisawa, …, K.ITOH, et al.: "Direct observation of potential profiles with a 200KeV heavy ion beam probe on the compact Helical Systems" Phys.Plasmas. 4. 1357-1361 (1997)
• [文献書誌] S.ITOH, K.ITOH: "Spectrum of subcritical turbulence in an inhomogeneous plasma" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1571-1574 (1997)
• [文献書誌] A.Fujisawa, …, K.ITOH, et al.: "Dynamic Behavior of potential in the plasma core of the CHS Heliotron/torsatron" Phys.Rev.Lett.79. 1054-1057 (1997)
• [文献書誌] G.Tateishi, S.-I.ITOH, et al.: "The effect of He-ash poisoning on L-mode and high βp-mode operations in ITER-like plasmas" Plasma Phys.Contr.Fusion. 39. 1871-1885 (1997)
• [文献書誌] M.Yagi, S.-I.ITOH, et al.: "Nonlinear simulation of electromagnetic current diffusive interchange mode turbulence" Plasma Phys.Contr.Fusion. 39. 1887-1914 (1997)
• [文献書誌] K.ITOH: "Effects of Negative magnetic shear in Fusion Plasma confinement(in Japanese)" J.Plasma and Fusion Research. 73. 647-655 (1997)
• [文献書誌] T,Kubota, S.-I.Itoh, et al.: "1D Simulation of sawfooth crash based on fransport bifurcation" Plasma Phys.Contr.Fusion. 39. 1397-1407 (1997)
• [文献書誌] K.ITOH et al.: "Suppression of plasma turbulence by asymmetric hot ions" Plasma Phys Contr.Fusion. 40(印刷中). (1998)
• [文献書誌] S.-I.Itoh, et al.: "Physics of couapse-probobilistic occureuce of ELMs and Crashes" Plasma Phys.Contr.Fusion. 40(印刷中). (1998)
• [文献書誌] A.Fukuyama, …, K.ITOH, et al.: "Transition to an enhanced internal transport barrier" Plasma Phys.Contr.Fusion. 40(印刷中). (1998)
• [文献書誌] A.Fukuyama, …, K.ITOH, et al.: "Electric field bifurcation and transioion in core plasma of CHS" Plasma Phys Contr.Fusion. 40(印刷中). (1998)