定常化球状トカマク開磁気面領域における能動的放射損失が誘起する熱流変動

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K17800
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 恩地 拓己 九州大学, 応用力学研究所, 学術研究員 (00727216)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: プラズマ / 熱流束 / 放射損失 / 球状トカマク / 長時間放電

研究実績の概要

磁場閉じ込めプラズマ核融合炉におけるプラズマ対向材料の崩壊を防ぐ方法として，能動的放射損失による熱流速低減が重要であり，その実験的検証のための研究を行った．球状トカマク装置QUESTにおいて，スクレイプオフ層（SOL）及び真空容器壁位置でのプラズマ計測を行うための複合静電プローブを利用して電子温度，電子密度，熱流束の計測を実施した．実験では特に約2時間の長時間トカマク放電における計測で，放電終盤の電子密度上昇・電子温度低下を観測した．この電子密度上昇は真空容器内の水素分子圧力上昇と共に発生しており，プラズマ電流維持を困難に導いた結果，トカマク配位の崩壊につながる．このように本研究で開発した複合プローブによる計測を中性粒子（ガス分圧）の観測と併用することで，長時間トカマク放電維持に対する重要な知見を得ることが出来た．今後の課題として，長時間トカマク放電時の線放射量を指標にして，スクレイプオフ層や壁への電子温度・密度・熱流束を系統的に調べることが必要である．また局所的ガス入射システムの改造を行った．短時間のバルブ開閉を可能とするパルスバルブ用のガス圧を20気圧以上に調整するための配管を行い，ラバルノズルを用いたスクレイプオフ層への局所ガス入射が可能になった．次の課題として高電流トカマクへの局所ガス入射実験を実施して能動的に放射損失を増加させ，スクレイプオフ層及び壁における熱流束の変化を調べる予定である．

研究成果

• [雑誌論文] Spatial distribution of atomic and ion hydrogen flux and its effect on hydrogen recycling in long duration confined and non-confined plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: A Kuzmin, H Zushi, I Takagi, SK Sharma, M Kobayashi, Y Hirooka, T Onchi, K Hanada, N Yoshida, K Nakamura, A Fujisawa, H Idei, Y Nagashima, M Hasegawa, T Mutoh, K Mishra, H Ohwada
  • 雑誌名: Nuclear Materials and Energy 巻: - ページ: -
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.nme.2017.03.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Permutation entropy and statistical complexity in characterising low-aspect-ratio reversed-field pinch plasma (2017)
  • 著者名/発表者名: T Onchi, A Fujisawa, A Sanpei, H Himura, S Masamune
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: 92 ページ: 055601
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/aa6689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen flux measurements with permeation probes in spherical tokamak QUEST (2016)
  • 著者名/発表者名: A Kuzmin, H Zushi, I Takagi, SK Sharma, Y Hirooka, M Kobayashi, M Sakamoto, K Hanada, T Onchi, Y Oyama, N Youshida, K Nakamura, A Fujisawa, H Idei, Y Nagashima, M Hasegawa, K Mishra
  • 雑誌名: Vacuum 巻: 129 ページ: 178-182
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.vacuum.2016.04.025
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of an edge coherent mode and poloidal flow in the electron cyclotron wave induced high βp plasma in QUEST (2016)
  • 著者名/発表者名: Santanu Banerjee, H Zushi, N Nishino, K Mishra, Y Mahira, S Tashima, A Ejiri, T Yamaguchi, T Onchi, Y Nagashima, K Hanada, K Nakamura, H Idei, M Hasegawa, A Fujisawa, A Kuzmin, K Matsuoka
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 23 ページ: 082507
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.4960117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative studies of inner and outer divertor discharges and a fueling study in QUEST (2016)
  • 著者名/発表者名: O Mitarai, K Nakamura, M Hasegawa, T Onchi, H Idei, A Fujisawa, K Hanada, H Zushi, A Higashijima, H Nakashima, S Kawasaki, K Matsuoka, S Koike, T Takahashi, H Tsutsui
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 109-111 ページ: 1365-1370
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.12.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response of the far scrape-off layer plasma to strong gas puffing in the high poloidal beta configuration of the QUEST spherical tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: T Onchi, H Zushi, K Mishra, Y Oyama, Y Nagashima, K Hanada, H Idei, M Hasegawa, A Kuzmin, H Miura, K Nakamura, A Fujisawa, K Nagaoka
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 58 ページ: 115004
  • DOI: https://doi.org/10.1088/0741-3335/58/11/115004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Non-inductive current built-up by local electron cyclotron heating and current drive with a 28 GHz focused beam on QUEST (2016)
  • 著者名/発表者名: Takumi Onchi
  • 学会等名: APS Division of Plasma Physics Meeting 2016, abstract #PP10.025
  • 発表場所: San Jose, California, United States of America
  • 年月日: 2016-10-31 – 2016-11-04
  • 国際学会