超高速FMリフレクトメータによるプラズマの動的挙動の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680496
• 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: 板倉 昭慶 筑波大学, 物理学系, 講師 (80015544) ; 石井 亀男 筑波大学, 物理学系, 助教授 (10015844)
• キーワード: マイクロ波 / リフレクトメータ / 高速周波数変調 / プラズマ診断 / 密度分布 / 密度揺動 / プラズマ輸送

研究概要

1.8-12GHzのバラクタ同調発振器にアクティブマルチプライヤを用いることにより、16-24GHz、100mWの掃引発振器を構成し、既存の12-18GHz帯と同一送信ホーンに重ね合わせることにより、8-24GHzの超高速FMリフレクトメータシステムに拡張した。
2.上記リフレクトメータをガンマ10セントラル部及びバリア部密度分布測定に適用した。高速掃引(<20μs)に依存して密度揺動の影響も減少し、密度分布再構成の信頼度が向上することを確認した。また、信号処理法についても検討を行い、従来の零クロス法と比較し、最大エントロピー法(MEM)による周波数解析手方が、同じ掃引速度のときは良い結果をもたらすことを見出した。現在、信号処理法の最適化を図るため、ウェーブレット解析法をリフレクトメータに初めて適用している。初期実験では、MEM周波数解析法より安定な密度再構成が実現している。
3.超高速掃引により密度分布信号と低周波密度揺動信号の周波数領域での分離が可能なことを利用し、両者の同時測定が出来ることを実験的に初めて検証した。これは、同一位置での密度及び密度揺動の同時評価を与えるため、今後の揺動輸送の研究に貢献するものと考えられる。
4.方位角方向に2台設置したFMリフレクトメータを用い、同一磁気面上での密度揺動の相関測定を行い、クロススペクトル解析から、方位角方向のドリフト速度すなわちプラズマの回転速度を評価した。ドリフト波領域の低周波揺動は、ExB回転速度5-10×10^3m/sでプラズマとともに回っていることを見出した。イオンサイクロトロン周波数領域の電磁波動(アルフベン波)では回転は観測されなかった。

研究成果

• [文献書誌] A.Mase: "ICRF Physics Measurements by Reflectometry" Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors,Eds,P,Stott et al.Plenum Press). 153-162 (1996)
• [文献書誌] M.Nagatsu: "Application of Maximum Entropy Method to Density Profile Measurement via Microwave Reflectometry on GAMMA 10" Plasma Physics and Controlled Fusion. 38. 1033-1042 (1996)
• [文献書誌] R.Katsumata: "Eigenmode Excitation of Alfven Ion Cyclotron Instability" Physics of Plasmas. 3・12. 4489-4495 (1996)
• [文献書誌] G.Vayakis: "Reflectometry on ITER" Review of Scientific Instruments. 68・1. 435-438 (1997)
• [文献書誌] T.Tokuzawa: "An Ultrafast Broadband FM Reflectometer for Density Profile Measurements in GAMMA 10" Review of Scientific Instruments. 68・1. 443-445 (1997)
• [文献書誌] A.Mase: "Measurement of Magnetic Fluctuations of Electromagnetic Plasma Waves by Cross-Polarization Scattering" Review of Scientific Instruments. 68・1. 454-457 (1997)
• [文献書誌] N.Oyama: "Millimeter-Wave Two-Dimensional Imaging Array for the GAMMA 10 Tandem Mirror" Review of Scientific Instruments. 68・1. 500-503 (1997)
• [文献書誌] A.Mase: "Reflectometric Measurement of Density and Magnetic Fluctuations in ICRF-Driven Waves" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] T.Tokuzawa: "Reflectometric Density Profile Measurement Using an Ultrafast Sweep Oscillator" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] N.Oyama: "Plasma Diagnostics Using Millimeter-Wave Two-Dimensional Imaging Array" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] L.G.Bruskin: "Resolution of Microwave Correlation Reflectometry" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] H.Hojo: "Ultrashort-Pulse Microwave-Plasma Interactions and Reflectometry" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] T.Aota: "Two Dimensional Imaging X-Ray Spectrometer for Plasma Diagnostics" Fusion Engineering and Design. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] T.Aota: "Imaging Characteristics of a Channel Plate Collimator for Low Energy X-Rays" Review of Scientific Instruments. (発表予定). (1997)