| 研究課題/領域番号 |
17K07003
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
武智 学 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 トカマクシステム技術開発部, 主幹研究員(定常) (40370423)
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| 研究分担者 |
井上 静雄 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 博士研究員(任常) (80757956)
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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 | 核融合プラズマ / 磁気流体不安定性 / 負磁気シアプラズマ / ディスラプション / 内部輸送障壁 / トカマク |
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| 研究実績の概要 |
強負磁気シアプラズマは非常に高い閉じ込め性能を持ち、その高い自発電流割合により、トカマクプラズマの定常化にも有利である。しかしながら、コラプスやディスラプションが頻発し、その発生機構が未だに明らかでないため、将来のDEMO炉や核融合炉における有効な運転シナリオとは考えられていない。これらの発生の物理機構を明らかにすることが本研究の目的である。これまでに、非常に良い閉じ込め性能を持つ強負磁気シアプラズマの低ベータにおけるディスラプションの解析を行い、ディスラプション時に、表面のモードと共鳴する内部モードが観測されることを確認しているが、シミュレーションによってプラズマ周辺の摂動が磁気島の成長に影響を与えること、さらにプラズマの回転の違いによって磁気島の成長の特徴が大きく変わることが示唆された。
そこで、平成２９年度は、JT-60Uで得られた負磁気シアプラズマでのデータをプラズマ回転及びその分布と不安定性の成長率から不安定性の同定を再度見直し、ディスラプションの原因となる不安定性の分類を行うこととした。特に、プラズマ回転の空間分解能、時間分解能が大幅に改良されたJT-60Uの最後期の実験において、正確な安全係数分布の得られている非誘導電流駆動プラズマ実験等を対象として対象ショットの選別とデータの準備を行い解析を開始した。
DIII-Dにて負磁気シアプラズマにおける磁気島に対する外部摂動磁場の影響を調べる実験を行う予定であるが、負磁気シアプラズマは前述のようにディスラプションやミニコラプスが発生しやすく、歩留まりが悪いため、その先行実験として正磁気シアプラズマを用いて実験を行った。また、負磁気シアプラズマにおける実験の提案を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
DIII-Dにて実験を行うための実験提案を行ったが、先方の実験スケジュールと整合が取れなかったため、平成３０年度以降の実験の予定となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
JT-60Uにおける負磁気シアプラズマの実験結果の解析については、引き続き、プラズマ回転の空間分解能、時間分解能が大幅に改良されたJT-60Uの最後期の実験において、正確な安全係数分布の得られている非誘導電流駆動プラズマ実験等を対象として解析を続け、JT-60Uにおける強負磁気シアプラズマにおいて、ディスラプションの分類を行う。分類にあたっては、（１）ディスラプション時の予兆振動の有無、（２）予兆振動の成長率、（３）安全係数、電流分布、イオン温度、電子温度、密度の分布、（４）プラズマ回転およびプラズマ回転分布などについて着目して解析を行う。予兆振動は磁気センサーおよびECE、軟X線計測などで調べる。
抵抗性MHDシミュレーションコードによる外部摂動による内部不安定性に対する影響の解析については、現存するシミュレーションコードは外部摂動、および内部不安定性は同じヘリシティである必要があり、複数のヘリシティを対象とすることができないため、実験結果を解析するために、マルチヘリシティに対応可能なように改変する。
現行のトカマク装置における負磁気シアプラズマ実験については、DIII-Dの正磁気シアにて行った磁気島に対する外部摂動磁場の影響を調べる実験に引き続き、負磁気シアプラズマにおいて実験を行うため詳細な実験手法の検討をさらに行い、平成３０年度の実験提案の準備を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成２９年度予定していた米国のDIII-Dの実験参加が平成３０年度以降となったため。
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