電子サイクロトロン加熱によるトロイダル流駆動機構の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03582
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分14020:核融合学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 定義 京都大学, 工学研究科, 教授 (40249967)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: トロイダル流 / 電子サイクロトロン加熱 / 高速電子 / トロイダルトルク / ヘリカル / トカマク

研究成果の概要

本研究では，電子サイクロトロン加熱(ECH)に関連するトロイダル流駆動機構として，非軸対称磁場がもたらす高エネルギ電子の径方向流束に関連するJxBトルクの働きに着目して研究を行った．結果として，LHDおよびHSXプラズマにおいてECHによる高エネルギー電子がトロイダル流分布に影響していることを定量的に示した．さらに，JT-60U装置においてトロイダルリップル磁場を導入し，ECHによるJxBトルクのトロイダル流への影響について定量的に解析した．結果として，ECHによるJxBトルクでは実験的に得られたトロイダル流の変化を説明できないことが明らかとなった．

自由記述の分野

プラズマ・核融合

研究成果の学術的意義や社会的意義

トーラス型磁場閉じ込め核融合装置において，トロイダル流やそのシアが乱流抑制や電磁流体的不安定性の抑制に重要であることが知られている．本研究では，３次元磁場におけるECHによる高速電子が径方向拡散によりJxBトルクを発生させ，トロイダル流駆動する可能性を検証した．LHDおよびHSXプラズマにおけるシミュレーションと実験結果との比較により，ヘリカル系プラズマにおいては，ECHを積極的に用いてトロイダル流を制御できることが示された．本研究では，効率的な核融合炉の開発に大きく貢献したと考えられる．