高速荷電交換分光によるイオンの動的熱輸送解析

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206094
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 居田 克巳 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (00184599)
• 研究分担者: 吉沼 幹朗 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (20323058) ; 田村 直樹 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (80390631) ; 稲垣 滋 九州大学, 応用力学研究所・プラズマ材料力学部門, 准教授 (60300729) ; 坂本 隆一 核融合科学研究所, 准教授 (10290917) ; 成嶋 吉朗 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (40332184) ; 笠原 寛史 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (50435517) ; 鈴木 千尋 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教 (30321615) ; 坂本 宜照 日本原子力研究開発機講, 核融合研究開発部門, 研究副主幹 (30354583) ; 大石 鉄太郎 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80442523)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: プラズマ核融合 / 原子分子物理 / 分光学 / 輸送解析

研究概要

プラズマの粒子束や熱流束に大きな摂動を与え、プラズマの密度・電子・イオン温度の応答を解析することで、粒子輸送・熱輸送を明らかにしようというアプローチ(動的熱輸送解析)を行い以下の研究成果を得た。1)輸送ブランチの発見、2)ITB形成時のITB領域の移動の観測、3)ITB曲率遷移現象の発見、4)自発トロイダル回転の観測、5)不純物ホールの発見。これらの発見と観測により輸送の非拡散性と非局所性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] 高温トロイダルプラズマで生じる回転 (2010)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳
  • 雑誌名: パリティ Vol.25 ページ: 29
• [雑誌論文] 大型ヘリカル装置で切り拓くプラズマ物理の世界-プラズマの流れと温度の遷移現象 (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 Vol.46 ページ: 666
• [雑誌論文] Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.49 ページ: 095024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observations of spontaneous toroidal flow in the LHD (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshinuma, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.49 ページ: 075036
• [雑誌論文] Observation of an impurity hole in the Large Helical Device (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshinuma, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.49 ページ: 062002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of an impurity hole in a plasma with an ion internal transport barrier in the Large Helical Device (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.16 ページ: 056111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Transport Study of the Plasmas with Transport Improvement in LHD and JT-60U (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.49 ページ: 015005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Core electron temperature rise due to Ar gas-puff in EC-heated LHD plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Tamura, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series Vol.123 ページ: 012023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inter-linkage of transports and its bridging mechanism (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research Vol.3 ページ: 1003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation of heat transport in high temperature plasma (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.77 ページ: 124501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition between internal transport barriers with different curvatures of temperature profiles in JT-60U tokamak plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.101 ページ: 055003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of derivative of ion temperature using high spatial resolution charge exchange spectroscopy with space modulation (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments Vol.79 ページ: 053506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation phenomena of a magnetic island at a rational surface in a magnetic shear control experiment (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.100 ページ: 045003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of nonlocal electron heat transport on the high temperature plasmas of LHD (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Tamura, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.47 ページ: 449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pellet Injection and Internal Diffusion Barrier Formation in Large Helical Device (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto, et. al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research Vol.2 ページ: 047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abrupt reduction of core electron heat transport in response to edge cooling on the Large Helical Device (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Inagaki, N. Tamura, et. al.
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion Vol.48 ページ: 251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repetitive Pellet Fueling for High-Density/Steady-State Operation on LHD (2006)
  • 著者名/発表者名: R. Sakamoto, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Fusion Vol.46 ページ: 884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slow Transition of Energy Transport in High Temperature Plasma (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Ida, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.96 ページ: 125006
  • 査読あり
• [学会発表] 運動量輸送における非対角項の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Ion internal transport barrier in Large Helical Device, ステラレーターワークショップ (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: プリンストン
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 20091012-20091016
• [学会発表] Spontaneous Toroidal Rotation Driven by the Off-diagonal Term of Momentum and Heat Transport in the Plasma with Ion Internal Transport Barrier in LHD, Hモードワークショップ (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: プリンストン
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 20090930-20091003
• [学会発表] Non-diffusive and non-local transport in toroidal plasmas, 輸送タスクフォース (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: サンディエゴ
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 20090428-20090501
• [学会発表] ヘリカルとトカマクプラズマにおけるイオンの内部輸送障壁のダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] LHDにおける不純物ホール現象 (2009)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Observation of an impurity hole in a plasma with an ion internal transport barrier in the Large Helical Device (2008)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: アメリカ物理学会
  • 発表場所: ダラス、アメリカ
  • 年月日: 20081117-20081121
• [学会発表] Charge exchange spectroscopy (CXS) and Motional Stark Effect (MSE) spectroscopy in toroidal plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 第4回プラズマ計測に関する日韓セミナー
  • 発表場所: 浦項、韓国
  • 年月日: 20080825-20080827
• [学会発表] Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 第22回IAEA核融合エネルギー会議
  • 発表場所: ジュネーブ、スイス
  • 年月日: 2008-10-17
• [学会発表] ビームプラズマ分光法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマの熱輸送の2次遷移現象 (2008)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 磁場閉じ込めプラズマ中の電場と温度分布の構造形成(チュートリアル) (2007)
  • 著者名/発表者名: 居田克巳, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2007-03-23
• [備考]
  • URL: http://article.nifs.ac.jp/article/mylist?pid=2
• [産業財産権] 分光器 (2010)
  • 発明者名: 居田克巳、池田壮
  • 権利者名: 核融合科学研究所
  • 産業財産権番号: EPC特許・EP 1 674 844 B1
  • 取得年月日: 2010-02-04
• [産業財産権] 分光器 (2009)
  • 発明者名: 居田克巳、池田壮
  • 権利者名: 核融合科学研究所
  • 産業財産権番号: 米国特許・7 436 512 B2
  • 取得年月日: 2009-10-14