| 研究課題/領域番号 |
13558057
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
高村 秀一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40023254)
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| 研究分担者 |
井口 哲夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60134483)
大野 哲靖 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (60203890)
上杉 喜彦 金沢大学, 工学部, 教授 (90213339)
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| キーワード | 深い電位井戸 / トカマク装置 / 電極バイアス / 慣性静電閉じ込め / 重水素プラズマ / 核融合反応 / 中性子源 / 熱電子放出電流 |
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| 研究概要 |
熱電子放出材料であるLaB6をタンタルで保持した陰極を交流運転トカマクプラズマ中に挿入し、プラズマ熱流により陰極の加熱を行う。このような条件で高電圧パルス発生装置(最大電圧:-5kV、最大電流:-200A、最大パルス長:250マイクロ秒)を用いて、陰極への負バイアス印加を行った。得られた深い電位井戸電圧と電極電流の比によってプラズマの径方向抵抗Rrを定義し、そのトロイダル磁場強度Bt、電極電流Igそしてプラズマ電流Ipに対する依存性を実験的に明らかにした。トロイダル磁場強度が0.11Tを境にして大きく異なるスケーリングが得られた。すなわち、プラズマ電流が500A以上の時、Rr∝Bt^<1.0>であるが、Ip【less than or equal】500Aではこれ以上に強い依存性でBtと共に大きくなる。Bt【greater than or equal】0.11Tでは5Ω以上の高い抵抗を示した。また、Bt【greater than or equal】0.11TではRr∝Ip^<-(0.4〜0.5)>のスケーリングでIpが小さいほど抵抗が大きくなる傾向が得られた。しかし、Bt<0.11TではIpに対する依存性は弱いことが判明した。以上の結果の背後にある物理機構は現在のところ明らかになっていないが、E×Bによるプラズマのポロイダル回転速度とポロイダルアルヴェン速度との大きさ関係が重要ではないかと考えている。
このようにして現在電極電流が約100A、トロイダル磁場強度0.13Tで-0.7kVに達する深い電位井戸の形成に成功している。このような深い電位井戸形成に併せて、電位の振動とそれに同期するイオン飽和電流の逆位相振動というダイナミクスが見られ、電位井戸形成の分岐的挙動と共にプラズマ物理として極めて興味深い課題を提供している。
5Ω以上の高い抵抗が得られる見通しが得られたので、現有電源でkV級の電位井戸が得られる見通しが得られた。更に電極電流に基づくトカマク磁場配位へのエラー磁場が磁気島を作り、径方向に部分的に電気的短絡経路を作っていることもわかり、電極電流を複数に分けることによりこの効果を低減し、より高い径方向プラズマ抵抗が得られるのではないかと期待している。
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