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2010 年度 実績報告書

真空容器外磁場コイルを用いた球状トカマクの合体生成の最適化

研究課題

研究課題/領域番号 21760688
研究機関東京大学

研究代表者

山田 琢磨  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教 (90437773)

キーワードプラズマ・核融合 / 解析・評価 / 球状トカマク / 磁気リコネクション
研究概要

東京大学のUTST装置では、真空容器外に設置されたポロイダル磁場コイルを用いて真空容器内に磁気中性点を2つ形成し、そこで発生した初期プラズマを合体させることで球状トカマクを立ち上げることのできる世界で唯一の装置だが、合体による加熱が今まで確認できなかった。そこでトロイダル磁場コイルおよびセンターソレノイドコイルを増強することでプラズマ電流が300kAまで達することに成功し、トリプルプローブによる計測で合体のX点付近での電子加熱を観測することに成功した。この加熱はX点近傍のみに現れる局所的加熱で、さらに0.01msオーダーという非常に短時間でおきる加熱であるということが判明した。さらにイオンに関しては、Photo Multiplier Tubeアレーを受光素子に用いたドップラー分光計測器による測定から合体の時間帯に径方向に内向きと外向きのアウトフロー領域においてイオンが加速されていることが確認され、アウトフロー速度は24km/s程度となりアルヴェン速度とほぼ一致した。センターソレノイドを用いた実験ではプラズモイドが観測され、磁気ヘリシティー注入と磁気リコネクションの密接な関連を初めて実験で検証することができた。すなわち磁気ヘリシティー源と球状トカマクを、磁気リコネクションによって生じた電流シートがヘリシティー密度の高い道で両者を繋ぐことが分かった。半導体IGBTを用いた制御では、電気二重層キャパシタを電流源とした秒オーダーの準直流電源の開発に成功し、電気二重層キャパシタが核融合プラズマ分野にも有効に応用できることを証明した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Development of effective power supply using electric double layer capacitor for static magnetic field coils in fusion plasma experiments2011

    • 著者名/発表者名
      M.Inomoto, et al
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 82 ページ: 023502/1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multipoint Spectroscopy Measurement of Spherical Tokamak Heating by Magnetic Reconnection in UTST2011

    • 著者名/発表者名
      S.Kamio, et al
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 6 ページ: 2402033/1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Helicity Injection Mechanism for Double-Null Startup of the UTST Spherical Tokamak Plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      T.G.Watanabe, et al
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 6 ページ: 1202131/1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] UTSTにおける外部コイルを用いた球状トカマク合体実験2011

    • 著者名/発表者名
      山田琢磨, 他
    • 雑誌名

      日本物理学会第66回年次大会講演資料

      ページ: 27pGY-4

  • [雑誌論文] Study of Amplitude Correlation Technique in a Cylindrical Magnetized Plasma2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 79 ページ: 085001/1-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電気二重層キャパシタのパルスコイル電源への応用2010

    • 著者名/発表者名
      阿部圭太, 他
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 131 ページ: 55-56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Quasi-Two-Dimensional Nonlinear Interaction in a Drift-Wave Streamer2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 225002/1-4

    • 査読あり
  • [学会発表] Merging startup experiments in UTST and MAST2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 学会等名
      JM of the 5th IAEA TM on Spherical Tori and the 16th Intl.Workshop on Spherical Torus
    • 発表場所
      NIFS, Toki, Gifu, Japan
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Experimental investigation of streamers2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 学会等名
      Workshop on Electric Fields, Turbulence and Self-Organisation in Magnetized Plasmas 2011
    • 発表場所
      Strasbourg, France(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-04
  • [学会発表] Observation of a streamer in drift wave turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 学会等名
      1st Asia Pacific Transport Working Group International Conference
    • 発表場所
      NIFS, Toki, Gifu, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-14
  • [学会発表] Magnetic reconnections studies on MAST2010

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada
    • 学会等名
      US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection 2010
    • 発表場所
      Hotel Nikko Nara, Nara, Japan
    • 年月日
      2010-12-07
  • [学会発表] Double null merging start-up experiments on UTST2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 学会等名
      52nd Annual Meeting of the American Physical Society Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Chicago, IL, USA
    • 年月日
      2010-11-08
  • [学会発表] Double Null Merging Start-up Experiments in the University of Tokyo Spherical Tokamak2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, et al
    • 学会等名
      23rd IAEA Fusion Energy Conference
    • 発表場所
      Daejeon, Rep.of Korea
    • 年月日
      2010-10-12

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公開日: 2013-06-26  

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