ローカルアイランドダイバータを用いた周辺プラズマ制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11558059
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 小森 彰夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (50143011)
• 研究分担者: 鈴木 肇 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20260044) ; 渡辺 二太 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (70023728) ; 大薮 修義 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60203949) ; 増崎 貴 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80280593) ; 森崎 友宏 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (60280591)
• キーワード: 大型ヘリカル装置 / LID / 周辺プラズマ制御 / 排気効率 / ダイバータヘッド / バッフル板 / CHS

研究概要

平成14年度は、平成13年度に完成したローカルアイランドダイバータ(LID)を用いて、LID機能検証等の予備実験を行った。
LIDを用いた放電では、放電の途中で密度崩壊を起すか、最初から放電しない現象が必ず見られた。この場合、ダイバータヘッドの位置が違っていたこともあり、プラズマがダイバータヘッドの予想外の場所にあたり、そこに使われていたモリブデン、あるいはステンが加熱されて放出され、密度崩壊が発生したと考えられている。但し、ダイバータヘッドのオールCFC材化等により、アウトガスは多いが、密度崩壊を起さない放電を得ることにも成功している。
密度崩壊を起す放電の場合、密度崩壊が生じる前はアウトガスが少なく、LID機能の片鱗が見られた。プラズマ密度は、LID放電でない時に比べ、1/2〜2/3に減少し、不純物ラインも大幅に減少した。真空容器内の中性粒子数も大幅に減少することが高速イオンゲージの測定で明らかになった。これらは、LID機能が正常に働いている時に見られる現象であり、ダイバータヘッドからのアウトガスがなければ、LIDが正常に機能することを示唆している。更に、この時、電子温度は、磁気島の内側のセパラトリックスから急峻に立ち上がり、中心ではLID放電でない場合の温度にほぼ等しい値になっていることが分かった。電子密度は、LID放電でない場合、最外殻磁気面の外側に拡がっているが、LID放電では磁気島の内側のセパラトリックス付近から立ち上がり、中心にピークがある尖塔分布となっていた。これらの結果は、周辺部の温度の低いプラズマが取り除かれ、密度分布と温度分布がほぼ同じ位置から立ち上がるようになったことから、最適化すれば閉じ込めの改善が起こる可能性のあることを示唆している。
以上のように、LIDはまだ解決すべき問題を抱えているが、本研究の目的は達成されたと考えている。

研究成果

• [文献書誌] 大薮修義, 他: "Edge transport barrier and Te-profile stiffness in LHD"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44巻. 211-216 (2002)
• [文献書誌] 増崎 貴, 他: "Helical Divertor Plasma in Pellet Fueled Discharges in the Large Helical Device"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44巻. 809-823 (2002)
• [文献書誌] 松本 裕, 他: "Field line and Particle orbit Analysis in the Periphery of the Large Helical Device"J.Phys.Soc.Jpn.. 71巻. 1684-1693 (2002)
• [文献書誌] R.Konig, 他: "The divertor program in stellarators"Plasma Physics and Controlled Fusion. 44巻. 2365-2422 (2002)
• [文献書誌] 渡辺二太, 他: "The Marginally Stable Pressure Profile and a Possibility of High Beta Plasma Confinement in LHD"J.Plasma Fusion Res.SERIES. 5巻. 487-490 (2002)
• [文献書誌] 鈴木 肇, 他: "Behavior of helium gas in the LHD vacuum chamber"J.Nucl.Mater.. 313-316巻. 297-301 (2003)
• [文献書誌] 森崎友宏, 他: "Ergodic edge region of Large Helical Device"J.Nucl.Mater.. 313-316巻. 548-552 (2003)
• [文献書誌] 増崎 貴, 他: "The Relations between Edge and Divertor Plasmas in the Large Helical Device"J.Nucl.Mater.. 313-316巻. 856-860 (2003)
• [文献書誌] 小森彰夫, 他: "Edge plasma control with a Local Island Divertor"J.Nucl.Mater.. 313-316巻. 1267-1271 (2003)
• [文献書誌] 小森彰夫, 他: "Recent results from the Large Helical Device (LHD)"Plasma Physics and Controlled Fusion. 45巻. 671-686 (2003)
• [文献書誌] 森崎友宏, 他: "Progress of local island divertor experiment"Fusion Engineering and Design. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] 森崎友宏, 他: "Lithium Beam Probe for Edge Density Profile Measurements on the Large Helical Device"Rev.Sci.Instrum.. 74巻. 1865-1868 (2003)