研究課題
本研究では前年度までに、大型ヘリカル装置(LHD)において強磁場側からの基本異常波(X)モードの入射実験により、プラズマ点火と、基本正常波(O)モードの遮断密度の1.2倍となるプラズマの電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を行い、ヘリオトロン型磁場配位で可能となる独自の入射手法で、トーラス外周部に設置したアンテナからの電磁波入射を大きく変えることなくプラズマ点火からプラズマ遮断密度以上に至るまでのECRHが可能なことを世界で初めて実証した。電子サイクロトロン共鳴層の強磁場側からプラズマの主閉じ込め領域に波動を近接させる場合には、低密度かつ磁場の向きが一様でないプラズマ境界部における有限幅波動のモード混合や屈折の効果を正しく評価し、効率良くXモードに結合する電磁波入射条件を選択する必要がある。本研究においてTASK-WF2Dコードを用いたプラズマ境界部の波動光学的解析を行うためのルーチンを開発し、波動光学的解析用のワークステーションを導入することでプラズマ境界部の有限幅波動の二次元伝播特性を正確に評価できるようになった。LHDの磁場強度と基本波Xモード入射を行う周波数の関係上、光線追跡計算により予測されるパワー吸収領域はプラズマ境界部に位置することになる。今年度はプラズマ境界部で基本波Xモード入射により局所的加熱ができる特性を生かして、プラズマ境界部局所加熱時の熱パルス伝播特性を調べる実験を実施した。電子内部輸送障壁が形成されているプラズマにおいて、規格化小半径0.75周辺の局所加熱時に、プラズマコア部に向かう熱流速の速度が規格化小半径 0.5近傍で早くなることが観測された。 一方で電子内部輸送障壁が形成されていないプラズマでは、規格化小半径 0.5近傍で熱流速の向きが反転することが観測され、非局所的な熱輸送の存在が示唆される結果が得られている。
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