研究課題
本研究は、核融合プラズマにおいて有望な外部加熱法の一つである電子サイクロトロン加熱（ECH）の入射条件の最適化を目指すものである。昨年度まではECHの入射偏波に対してリアルタイム制御を行うことで、時間変化する電子密度分布に対して最適な入射偏波を実現し、高効率加熱の長時間維持に成功した。一方で、カットオフ密度の半分程度の高密度プラズマにおいては、屈折の効果により、一回通過吸パワーの減少が観測された。入射偏波に加えて、デポジション位置の制御による一回通過吸収効率の改善が必要であることが明らかになった。そこで今年度は入射ターゲット位置も制御するリアルタイム制御系を構築した。様々な入射ターゲット位置と様々な電子密度分布に対するデポジション位置と吸収効率を、開発・改良した光線追跡コードを用いて評価し、その結果に関するデータベースを構築し、FPGA（Field Programmable Gate Array）を用いたリアルタイム制御系に実装した。電子密度分布は、磁気軸位置での密度、LCFS位置での密度、そしてホロー分布の肩の位置での密度で特徴付けられるとした。大型ヘリカル装置（LHD）において、デポジション位置のリアルタイム制御の実証実験を行った。数秒の放電パルスの間にガスパフにより、平均密度がカットオフ密度の半分程度まで増加するようなプラズマに対して制御を行った。入射アンテナのミラーの向きは2軸のモータにより変えられるようになっている。モータ回転速度の範囲内でアンテナは指令値に追随した。制御により、カットオフ密度の半分以下の密度領域で、制御が無い場合に比べて高効率加熱をより長く維持できていることが分かった。また電子サイクロトロン放射計測の変調信号成分の解析により、デポジションのピーク位置をプラズマ中心側により長く維持できていることも分かった。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)
プラズマ・核融合学会誌
巻: 95 ページ: 139-144
Fusion Engineering and Design
巻: 131 ページ: 130-134
10.1016/j.fusengdes.2018.04.062
