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2014 年度 実績報告書

3次元形状コイルによる自律的ディスラプション制御の実証

研究課題

研究課題/領域番号 12J09762
研究機関東京工業大学

研究代表者

畠山 昭一  東京工業大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード小型トカマク装置 / 垂直位置不安定性 / ヘリカルコイル / 外部摂動磁場 / ディスラプション / 垂直移動現象(VDE) / フィードバック制御 / MHD不安定性
研究実績の概要

1.外部ヘリカル磁場のトカマク平衡への影響
ヘリカル磁場の位置安定効果を考察するために、VMECコードによる3次元の自由境界平衡計算を行い、外部ヘリカル磁場に対するトカマク平衡の応答を調べた。トロイダル磁場コイルと摂動磁場コイルのみで構成され、軸対称ポロイダル磁場コイルは設置していない。これらのコイルを組み合わせてできる磁場は、トロイダル方向に進みながら垂直方向にドリフトし、あたかも軸対称トカマクでポロイダル磁場を印加したように振舞う。トカマク平衡ではプラズマ電流によるフープ力を支えるために垂直磁場が必要であるが、平衡計算で合成磁場の垂直成分が実効的に垂直磁場として働くことを確かめた。
2.小型トカマク装置の組立とECR放電によるファーストプラズマ
平成26年度はトカマク装置の組立を完了し、放電調整を行った。本装置ではECRで予備電離をして、トカマクプラズマの立ち上げを行う。本格的なトカマク放電実験に入る前段階として、ECR放電によりファーストプラズマを実現した。後述の誘導発電機で875 Gaussのトロイダル磁場を励磁し、1秒を超えるプラズマ生成を達成できた。トカマク放電の長時間化だけでなく、1秒程度のECR放電を繰り返し行うことで、効果的な放電洗浄が期待される。
3.フライホイール誘導発電機によるTFコイルの励磁
蓄積エネルギーの大きなフライホイールとかご型誘導電動機を組み合わせたパルス励磁電源を開発した。かご型誘導機の制御では、ACモーターの制御手法であるベクトル制御でトルクの瞬時制御を行い、優れた発電出力応答を実現した。CS・PFコイル系について適用すれば正確な電流制御が可能になり、再現性の良いプラズマ生成と維持が期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] フライホイール付誘導発電機によるプラズマ制御コイルのパルス励磁電源2015

    • 著者名/発表者名
      畠山昭一
    • 学会等名
      平成27年 電気学会全国大会
    • 発表場所
      東京都市大学, 東京都, 世田谷区
    • 年月日
      2015-03-26
  • [学会発表] 外部ヘリカル磁場による縦長断面と垂直位置安定性を両立した小型トカマク装置の開発2015

    • 著者名/発表者名
      畠山昭一
    • 学会等名
      物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京都, 新宿区
    • 年月日
      2015-03-23
  • [学会発表] Construction and First Experiment of A Small Non-circular Tokamak2014

    • 著者名/発表者名
      畠山昭一
    • 学会等名
      Plasma2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ, 新潟県, 新潟市
    • 年月日
      2014-11-20
  • [学会発表] Design and Construction of a Non-Circular VDE Free Tokamak2014

    • 著者名/発表者名
      畠山昭一
    • 学会等名
      EPS2014
    • 発表場所
      Berlin Congress Center, Berlin, Germany
    • 年月日
      2014-06-14

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公開日: 2016-06-01  

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