研究課題
基盤研究(C)
原型炉の開発において考えられる二つの重要な課題は高ベータ化と低放射化材料の開発である。低放射化材料の開発では、現在低放射化フェライト鋼が原型炉の構造材料の最有力候補であるが、強磁性体であるため、プラズマの生成、制御、MHD安定性、閉じ込め等に悪影響を与える可能性が懸念されている。その中でも特にMHD安定性は、高ベータ化を制限している重要な項目であり、フェライト鋼(強磁性体材料)がMHD安定性を劣化させ、ベータ限界を下げる可能性がある。従って低放射化材料としてフェライト鋼を考える限り、強磁性体のMHD安定性に対する影響を調べることは核融合炉開発にとって最も重要な問題の一つである。本研究の目的は、低アスペクト比、円形断面の平衡に対してプラズマ回転の効果を含めた抵抗性MHD方程式を用いたMHD安定性コードを使って線形MHD安定性解析を行い、強磁性体のベータ限界に対する効果を調べることである。以下に得られた結果について報告する。強磁性体の効果によるベータ限界の減少は、アスペクト比が3のトカマクに対して比透磁率が2、3のフェライト鋼を使った場合で各々8%、20%となることが示された。高アスペクト比トカマクに対して比透磁率が2のフェライト鋼使った場合のベータ限界の減少は10%なので、強磁性体の効果によるベータ限界の減少に対してトロイダル効果は少ないことが示された。また高アスペクト比トカマクでは存在しなかったトロイダルプラズマ回転とプラズマ散逸の効果でできる抵抗性壁の位置に対する安定窓がアスペクト比3のトカマクでは存在することが示された。安定窓の幅は、3以下の小さな値に対しては広くなるが、3以上の大きな比透磁率の値に対しては狭くなることが示された。安定化効果は、不安定モードが強磁性体の効果によって減衰率が下がった安定モードと結合することによって起こる。
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Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 2004(Proc.20^<th> Int.Conf.Vilamoura,2004) FTP7/7
Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 2004 (Proc.20th Int.Conf.) (Vilamoura)
Nuclear Fusion 43
ページ: 949-954
Nucl. Fusion vol.43
