| 研究課題/領域番号 |
17K06990
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
飯尾 俊二 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90272723)
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| 研究分担者 |
筒井 広明 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20227440)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | トカマク / ディスラプション / ヘリカル磁場 / 簡易ヘリカルコイル / サドル型コイル / 位置不安定性 |
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| 研究実績の概要 |
プラズマ位置の安定作用のある簡易コイルを用いた受動的制御により、トカマク型核融合装置の突発的放電停止に至る主ディスラプションの発生を抑制できることを、小型トカマク装置PHiXにて実証することを目的とした。
PHiXトカマクは、比較的に小さな鉄心を用いているため鉄心を介する水平誤差磁場が大きかった。そこで、まず装置の対称性が改善するようにトロイダル磁場コイルと真空容器を再設置し、トロイダル磁場の一部が鉄心の中心柱に入り込み、トーラス外側の腕から真空容器内に戻るのを低減した。さらに、COMSOL Mutiphysicsを用いて３次元有限要素法で鉄心を含む磁場計算を行って、再現性のよいプラズマ着火が可能なポロイダル磁場がほぼゼロの位置を調べるとともに、鉄心の磁化による誤差磁場を最小化する初期通電パターンを実験で特定し、プラズマ断面縦長化の調整を進めた。縦長度は1.2程度にとどまっているものの、サドル型コイル通電によりプラズマが上下方向に移動するのが抑制されてプラズマ中心が赤道面にほぼ維持できることを見い出した。プラズマ表面のMHDモードの安定化に適用されるサドル型コイルにプラズマ位置安定化作用があることを実験で明らかにしたのは世界初である。
プラズマ位置安定化作用がサドル型コイルよりも強いと数値計算では期待できる簡易ヘリカル（展開図では平行四辺形のコイル）をPHiXトカマクの真空容器に設置した。しかしながら、大きな観測ポートや２分割の真空容器接合部の大きなフランジを避けるコイル軌道とせざるを得なかったため、サドル型コイル以上のプラズマ位置安定化作用は観測できなかった。従って、簡易コイルによるディスラプション抑制の実証には至らなかった。
なお、並行してディスラプション発生領域を規定する重要なパラメータである線平均電子密度を計測するマイクロ波を用いた干渉計を１チャンネル整備した。
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