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2014 年度 実績報告書

磁気島効果を含む圧力上昇時のトロイダルプラズマの巨視的構造変化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22560822
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

市口 勝治  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (90211739)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード核融合プラズマ / 電磁流体力学 / 数値シミュレーション / ヘリオトロン / 圧力駆動型モード / 磁気島 / 共鳴摂動磁場
研究実績の概要

平成26年度は、ヘリオトロンプラズマにおいて、磁気島が圧力駆動型モードに及ぼす影響を明らかにした。LHDプラズマでは、誤差磁場が内在した状態になっている。この状態を解析するために、一様水平な摂動磁場を加えた状況を解析した。まず、HINT2コードを用いて三次元電磁流体力学的平衡を計算した。このコードでは、入れ子状の磁気面の存在を仮定していないので、誤差磁場を含んだ三次元平衡を計算することができる。その結果、この摂動磁場によって、プラズマ内部に磁気島が存在する平衡が得られた。このとき、圧力分布はこの磁気島形状に対応した分布となり、セパラトリクス内部のO-点近傍では平坦な構造を持つ。一方で、X-点近傍では、急峻な圧力勾配が存在しており、ポロイダル方向に非一様な分布を持つことになる。この平衡の線型安定性をMIPSコードを用いて解析した。その結果、磁気島が無い場合には、典型的な交換型モードが不安定になるのに対し、磁気島がある場合には、モード構造が大きく変化し、X-点近傍に局在するバルーニングモードのような圧力駆動型モードが不安定となった。これは、O-点近傍では圧力勾配が弱いため、圧力勾配の大きいX-点近傍に局在することが最も効率よく駆動力を利用することになるためであると考えられる。このモードの非線型発展についても解析を行った。交換型モードの非線型発展においては、圧力分布はマッシュルーム状の変形をした後に、全体が崩壊していく。このとき、崩壊現象の空間構造において特別な位相は存在しない。一方、磁気島が存在する場合には、必ずⅩ-点近傍から崩壊が生じ、それがコア部へと進展して全体的な崩壊となる。この場合、崩壊現象の空間構造は、磁気島形状に支配されることになり、X-点がその空間的位相を決めることになる。この崩壊現象の位相の固定は、LHD実験においても観測されている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Multi-scale MHD analysis of LHD plasma with background field changing2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, S. Sakakibara, S. Ohdachi and B.A. Carreras
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 55 ページ: 043019,1-8

    • DOI

      doi:10.1088/0029-5515/55/4/043019

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Numerical Analysis of Pressure Driven Mode in RMP-Imposed LHD Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuji ICHIGUCHI, Yasuhiro SUZUKI, Masahiko SATO, Yasushi TODO, Satoru SAKAKIBARA, Satoshi OHDACHI and Yoshiro NARUSHIMA
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9 ページ: 3403134,1-5

    • DOI

      10.1585/pfr.9.3403134

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ヘリオトロンプラズマでの圧力駆動型モードに対する共鳴摂動磁場の影響2015

    • 著者名/発表者名
      市口勝治, 鈴木康浩, 佐藤雅彦, 藤堂泰, T. Nicolas, B.A.Carreras, 榊原悟, 大舘暁, 成嶋吉朗    ,
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] ヘリオトロンプラズマにおける圧力駆動型モードに対するRMPの影響2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M. Sato, Y. Todo, T. Nicolas, S. Sakakibara, S. Ohdachi, Y. Narushima, and B.A.Carreras
    • 学会等名
      第4回IFERC-CSC研究会
    • 発表場所
      航空会館(東京)
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-20
  • [学会発表] Numerical MHD Analysis of LHD Plasma with RMP2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M.Sato, Y.Todo, T.Nicolas, S.Sakakibara, S.Ohdachi, Y. Narushima, B. A. Carreras
    • 学会等名
      第20回NEXT研究会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 年月日
      2015-01-13 – 2015-01-14
  • [学会発表] MHD Simulation of Pressure Driven Modes in LHD Plasmas with RMP2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M. Sato, Y. Todo, T. Nicolas, B. A. Carreras, S. Sakakibara, S. Ohdachi, and Y. Narushima
    • 学会等名
      PLASMA2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [学会発表] Effects of Resonant Magnetic Perturbations on Pressure Driven Modes in LHD Plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M. Sato, Y. Todo, T. Nicolas, B. A. Carreras, S..Sakakibara, S. Ohdachi, and Y. Narushima
    • 学会等名
      24th International Toki Conference
    • 発表場所
      Ceratopia Toki(土岐)
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
  • [学会発表] Numerical Simulation of Pressure Driven Modes in Heliotron Plasmas with Resonant Magnetic Perturbations2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M. Sato, Y. Todo, T. Nicolas, B. A. Carreras, S. Sakakibara, S. Ohdachi and Y. Narushima
    • 学会等名
      17th International Congress on Plasma Physics 2014
    • 発表場所
      Instituto Superior Tecnico, Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-19
  • [学会発表] Effects of RMP on Pressure Driven Modes in Heliotron Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiguchi, Y. Suzuki, M. Sato, Y. Todo, T. Nicolas, B. A. Carreras, S.Sakakibara, S. Ohdachi, and Y. Narushima
    • 学会等名
      12th Asia Pacific Plasma Theory Conference and Japan-Korea Workshop on “Modeling and Simulation of Magnetic Fusion Plasmas"
    • 発表場所
      Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-04

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公開日: 2016-06-01  

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