同軸型ヘリシティ注入における緩和現象に関する物理

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09045057
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 宇山 忠男 姫路工業大学, 工学部, 教授 (00093378)
• 研究分担者: NELSON Brian ワシントン大学, 工学部, 助教授 ; JARBOE Thoma ワシントン大学, 工学部, 教授 ; 福本 直之 姫路工業大学, 工学部, 助手 (90275305) ; 永田 正義 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (00192237)
• キーワード: ヘリシティ電流駆動 / スフェリカルトカマク / ヘリシティ注入 / 磁気揺動 / 自己組織化 / プラズマ流速 / イオン加熱

研究概要

姫路工業大学とワシントン大学の両大学で所有する二つの実験装置(HISTおよびHIT-II)において、同軸型ヘリシティ注入による球状トカマクプラズマの生成と閉じ込めに関する協力研究を実施している。特に、以下の物理的課題について明らかにすることを研究協力項目としている。
1. イオン温度の測定を行い、MHD緩和時に解放される磁気エネルギーによるイオンの異常加熱の存在の検証
2. プラズマ回転と流速揺動の測定による電流駆動メカニズムの解明。
平成10年度は、これらの項目の測定を両装置で実施することが申請計画内容であった。具体的な計画の実施内容と実績は以下の通りである。
姫路工大側において、購入したマルチチャンネル1m可視分光器の調整を行った後、HIST装置に設置し、ドップラー幅とシフトによるイオン温度とプラズマ流速の空間測定を行った(平成10年4〜8月)。ワシントン大学側には、イオン温度算出用のデータ解析のプログラム作成を中心に協力をしていただいた。実験の結果、イオン温度、20〜30eV、その径方向分布はほぼ平坦であることがわかった。また、電子温度、10〜20eVと比較して大きいことから、イオンがMHD緩和によって選択的に加熱されていることが予想できる。しかしながら、トカマク配位では、外部トロイダル磁界によってMHD揺動が抑制されるため、スフェロマック配位に比べて異常加熱レベルも低くなっているものと思われる。プラズマ回転と流速揺動測定については十分な結果は得られなかった。以上の成果は、平成10年11月に開催された米国物理学会プラズマ物理分科会で発表を行った。HIST装置での実験が一応終了したので、分光器本体をワシントン大学に搬送し(平成11年3月)、來年度、HIT-II装置で同じ内容の測定を実施する計画である。

研究成果

• [文献書誌] M.Nagata,T.Uyama,N.FUkumoto et al.: "Experimental Study of Helicity-Driven MHD Activity and Current Profiles in the HIST Spherical Torus" 1998 International Congress on Plasma Physics. 22C. 870-873 (1998)
• [文献書誌] P.Gu,M.Nagata,T.Uyama,N.Fukumoto et al.: "Plasma Flow Velocity Measurements in the HIST Spherical Torus" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1870-1870 (1998)
• [文献書誌] M.Nagata,T.Uyama,N.Fukumoto et al.: "Recent Results from the HIST Spherical Torus Experiment" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1870 (1998)
• [文献書誌] K.J.McCollam,M.Nagata et al.: "Current Drive in the HIT-II Experiment" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1869 (1998)
• [文献書誌] R.J.Smith,M.Nagata,et al.: "Diagnostics for the HIT-II Experimant" Bulletin of the American Physical Society. 43・8. 1869-1869 (1998)
• [文献書誌] T.Kanki,M.Nagata,T.Uyama,et al.: "Partially Relaxed Magnetholhydrodynamic Equilibria with Bias-Flux Leakage Obtained in a Helicity-Driven Spheromak" Journal of the Physical Society of Japn. 67・1. 140-146 (1998)