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2011 年度 実績報告書

球状RFPにおけるヘリカル配位への遷移とプラズマ閉じ込めの高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 22360390
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

政宗 貞男  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (00157182)

研究分担者 比村 治彦  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (30311632)
三瓶 明希夫  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 助教 (90379066)
キーワードプラズマ・核融合 / 自己組織化 / エネルギー全般
研究概要

低アスペクト比RFP装置RELAXにおいて見出されたヘリカル平衡RFP配位(立体磁気軸をもつRFP配位)への遷移現象のダイナミクスを解明しプラズマの性能評価を行うために,多チャンネル軟X線(SXR)検出器アレイからなるSXR放射強度分布計測器を開発した.RELAXのヘリカルRFP配位でSXR放射強度が周辺よりも高いヘリカルコアが存在し,放射強度分布の勾配が大きい輸送障壁の存在を示唆する結果が得られた.プラズマのコア領域の電子閉じ込め特性を解明するためにYAGレーザーを用いたトムソン散乱測定装置を開発し,中心電子温度の測定を行った.プラズマ電流が60-100kAの領域において中心電子温度は電流値とともに上昇し,プラズマ電流~100kAで100-150eVに達した.電子密度は1019m-3の領域にある電子密度の計測精度をあげるために,140GHzミリ波干渉計の開発を進めている.これらの計測器によりプラズマ閉じ込め特性の評価が可能となった.RFPプラズマの高性能化のために,真空容器の真空シールとポロイダルギャップ部を兼ねるフランジの形状を改造してポロイダル抵抗を約2倍に上げて,特にトロイダル磁場反転時にフランジを流れる(局所的)ポロイダル電流の低減化を図った.さらに,抵抗性壁不安定性(RWM)のフィードバック制御系を整備し,電源の増設を行った.フランジの改造によってトロイダル磁場の軸対称性が改善され,ヘリカル平衡RFP配位の持続時間が大幅に伸長した.RWMの安定化実験に着手し,初期実験で放電持続時間の伸長(~20%)を観測している.これらの磁気的境界条件の改善・制御によって,高プラズマ電流放電(~125kA)が可能となった.平成24年度はこれらを駆使して高性能の低アスペクト比RFPプラズマの実現を目指す.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

低アスペクト比RFPプラズマの閉じ込め性能評価のために必要な計測器がほぼ順調に整備され,初期結果が得られた.プラズマ高性能化の鍵となる制御系も整備が進み,初期実験が開始された.

今後の研究の推進方策

RFPプラズマのヘリカル平衡配位への遷移過程の研究は,平成23年度に整備されたSXR放射強度分布計測器と,現在解析プログラムを作成中のCTの手法を組み合わせ,さらに核融合科学研究所(NIFS)のLHD計画共同研究として研究開発を進めている3次元SXR画像計測法を併用することにより,推進する.プラズマの高性能化のための能動的制御法では,磁場境界条件制御の最適化を引き続き推進するとともに,平成23年度にハードウェアを整備した超音速ガスパフによる高密度化実験を推進する予定である.プラズマ性能評価に必要な140GHzミリ波干渉計は,NIFS共同研究の一環として整備を進め,データ採取を可能とする予定である.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (17件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization of Quasi-Single Helicity States in a Low-Aspect-Ratio RFP2012

    • 著者名/発表者名
      K.Oki, S.Masamune, et al
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 7 ページ: 1484028-1-1484028-6

    • DOI

      10.1585/pfr.7.1402028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tangential Image of Helical SXR Emissivity Structure in Low-Aspect-Ratio RFP2011

    • 著者名/発表者名
      A. Sanpei, K. Oki, M. Nakamura, A. Higashi, H. Motoi, D. Fukahori, H. Himura, S. Masamune, S. Ohdachi, N. Nishino, T. Onchi, R. Ikezoe
    • 雑誌名

      IEEE Transaction Plasma Science

      巻: 2410 ページ: 39

    • DOI

      DOI:10.1109/TPS.2011.2160369

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Helical Structure by Imaging Diagnostics in a Low-Aspect-Ratio Reversed Field Pinch2011

    • 著者名/発表者名
      T. Onchi, R. Ikezoe, K. Oki, A. Sanpei, H. Himura, S. Masamune, N. Nishino, H. Koguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 114501 ページ: 80

    • DOI

      DOI:10.1143/JPSJ.80.114501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial Result of Successive SXR Imaging Measurement in Low-A RFP2011

    • 著者名/発表者名
      A. Sanpei, K. Oki, M. Nakamura, A. Higashi, H. Motoi, D. Fukahori, H. Himura, S. Masamune, S. Ohdachi, N. Nishino, T. Onch, R. Ikezoe
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res

      巻: 2406096 ページ: 6

    • DOI

      DOI:10.1585/pfr.6.2406096

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of pressure-driven MHD instabilities on confinement in reactor-relevant high-beta helical plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      K.Y. Watanabe, S. Masamune, Y. Takemura, H. Funaba, S. Sakakibara, F. Watanabe, K. Tanaka, S. Ohdachi, K. Toi, Y. Narushima, and LHD Experiment Group
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: 056119 ページ: 18

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3592675

    • 査読あり
  • [学会発表] Characteristics of MHD mode dynamics in low-A RFP machine RELAX2012

    • 著者名/発表者名
      A.Sanpei
    • 学会等名
      2012 US-Japan MHD Workshop
    • 発表場所
      土岐市(核融合科学研究所)
    • 年月日
      20120305-20120307
  • [学会発表] 低アスペクト比RFP装置RELAXにおけるMHD研究のための軟X線イメージングシステムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      三瓶明希夫
    • 学会等名
      核融合科学研究所共同研究会「高ベーダプラズマにおける自発的フローと三次元構造の形成」
    • 発表場所
      土岐市(核融合科学研究所)
    • 年月日
      20111219-20111221
  • [学会発表] RELAXにおける低アスペクト比RFP研究2011

    • 著者名/発表者名
      政宗貞男
    • 学会等名
      核融合科学研究所共同研究会「高ベーダプラズマにおける自発的フローと三次元構造の形成」
    • 発表場所
      土岐市(核融合科学研究所)
    • 年月日
      20111219-20111221
  • [学会発表] 低アスペクト比RFP装置RELAXにおける鞍型コイルを用いたMHD制御実験2011

    • 著者名/発表者名
      中木聖也
    • 学会等名
      核融合科学研究所共同研究会「高ベーダプラズマにおける自発的フローと三次元構造の形成」
    • 発表場所
      土岐市(核融合科学研究所)
    • 年月日
      20111219-20111221
  • [学会発表] Tangential and vertical Soft-X ray imaging for three-dimensional structural studies in the RFP2011

    • 著者名/発表者名
      A.Sanpei
    • 学会等名
      21st Int.Toki Conference
    • 発表場所
      土岐市(セラトピア土岐)
    • 年月日
      20111128-20111201
  • [学会発表] RELAXにおける低アスペクト比RFP研究の現状と展開2011

    • 著者名/発表者名
      政宗貞男
    • 学会等名
      PLASMACONFERENCE2011/第28回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      金沢(石川県立音楽堂)
    • 年月日
      20111122-20111125
  • [学会発表] 低アスペクト比RFP装置RELAXの改造と最適化2011

    • 著者名/発表者名
      大木健輔
    • 学会等名
      PLASMACONFERENCE2011/第28回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      金沢(石川県立音楽堂)
    • 年月日
      20111122-20111125
  • [学会発表] RELAXにおける軟X線放射強度分布の時間発展2011

    • 著者名/発表者名
      深堀大祐
    • 学会等名
      PLASMACONFERENCE2011/第28回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      金沢(石川県立音楽堂)
    • 年月日
      20111122-20111125
  • [学会発表] Progress in low-aspect-ratio RFP studies in RELAX2011

    • 著者名/発表者名
      S.Masamune
    • 学会等名
      53rd Annual Meeting of the APS-DPP
    • 発表場所
      Salt Lake City (Salt Palace), USA
    • 年月日
      20111114-20111118
  • [学会発表] 3-D soft-X ray imaging diagnostics for the study of MHD mode dynamics in RELAX2011

    • 著者名/発表者名
      A.Sanpei
    • 学会等名
      53rd Annual Meeting of the APS-DPP
    • 発表場所
      Salt Lake City (Salt Palace), USA
    • 年月日
      20111114-20111118
  • [学会発表] Scenarios for high-current operation in RELAX2011

    • 著者名/発表者名
      S.Masamune
    • 学会等名
      15th IEA/RFP Workshop
    • 発表場所
      Madison (Univ.Wisconsin), USA
    • 年月日
      20111010-20111012
  • [学会発表] Time-resolved soft-X ray imaging diagnostic for the study of MHD mode2011

    • 著者名/発表者名
      A.Sanpei
    • 学会等名
      15th IEA/RFP Workshop
    • 発表場所
      Madison (Univ.Wisconsin), USA
    • 年月日
      20111010-20111012
  • [学会発表] Progress in characterization of low-A RFP plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      K.Oki
    • 学会等名
      15th IEA/RFP Workshop
    • 発表場所
      Madison (Univ.Wisconsin), USA
    • 年月日
      20111010-20111012
  • [学会発表] Roles of self-organized plasmas in fusion energy science2011

    • 著者名/発表者名
      政宗貞男
    • 学会等名
      2nd Int.Symposium of Advanced Energy Science, Kyoto Univ.
    • 発表場所
      宇治市(京都大学エネルギー理工学研究所)
    • 年月日
      20110927-20110928
  • [学会発表] Experimental Study of Formation of Vortex Crystal Configuration in Pure Electron Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      三瓶明希夫
    • 学会等名
      RIMS Seminar-Modern approach and developments to Onsager's theory on statistical vortices
    • 発表場所
      京都(京都大学数理解析研究所)
    • 年月日
      20110828-20110831
  • [学会発表] Low-aspectt-ratio RFP plasma properties in two characteristic regimes in RELAX2011

    • 著者名/発表者名
      S.Masamune
    • 学会等名
      Workshop on Innovation in Fusion Science (ICC 2011)and US-Japan Workshop on Compact Torus Plasma
    • 発表場所
      Seattle (Red Lion Hotel), USA(招待講演)
    • 年月日
      20110816-20110819
  • [学会発表] 球状RFPプラズマにおける画像計測2011

    • 著者名/発表者名
      三瓶明希夫
    • 学会等名
      電気学会プラズマ研究会
    • 発表場所
      大阪(大阪工業大学)
    • 年月日
      2011-08-07
  • [備考]

    • URL

      http://nuclear.es.kit.ac.jp/new/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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