| 研究課題/領域番号 |
17540469
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
田中 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (90183863)
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| 研究分担者 |
前川 孝 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20127137)
打田 正樹 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (90322164)
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| キーワード | 磁気再結合 / 自発的磁気面形成 / 電子サイクロトロン加熱 / 電流立ち上げ / 球状トカマク |
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| 研究概要 |
磁気再結合は太陽フレア、地球磁気圏、トカマク装置などで幅広く観測され、プラズマが関与した普遍的な現象の一つとして知られている。これまでにも多くの実験・計測とモデルの提唱が行われてきているがその物理機構については今だ解き明かされていない点が数多くある。小型トーラスプラズマ実験装置LATEにおいて電子サイクロトロン共鳴でトーラスプラズマを発生させ、弱い垂直磁場を印加するとトロイダル方向にプラズマ電流が流れ始める。低ガス圧下で入射マイクロ波電力が大きい時垂直磁場などの外部制御パラメータを一定にしていてもプラズマ電流の急激な増加(「電流ジャンプ」)が起こり、自発的な閉じた磁気面を作るという新しいタイプの磁気再結合現象が観測された。
2.45GHzと5GHzの2つの周波数のマイクロ波を用い、入射電力も1〜130kWまで変えて実験を行い、7〜85Gというひろい垂直磁場強度で「電流ジャンプ」が起こることを確認した。磁気解析、CdTe検出器を用いた硬X線波高分析、2台の軟X線カメラによる軟X線発光像のCT再生を行った結果、速度空間での磁力線方向に非対称な電子の閉じ込め特性と電子バーンスタイン波加熱とによりトロイダル電流が急激に増加し、磁気再結合を引き起こして開いた磁力線構造から閉じた磁力線構造へのトポロジー変化が起こると考えられる。また、この時トロイダル平衡状態もプラズマ圧力のバルーニングカが主となる領域からプラズマ電流のフープカが主となる領域に遷移していると考えられる。
磁力線に沿って流れてくるプラズマを計測するためにLATE装置の上部ポートに可動式の1ch静電イオン検出器/静電プローブを取り付けた。このプローブの位置をショット毎に変えてイオン飽和電流の空間分布の時間発展を調べた。電流ジャンプが起こっている時間帯だけ局所的に数倍のイオン飽和電流が観測され、磁気再結合時に磁力線に沿って加速されたプラズマの流れによるものと考えられる。
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