低周波波動による高ベータプラズマの加熱とフロー駆動

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22686085
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井 通暁 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (00324799)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: プラズマ・核融合 / プラズマ加熱 / 高ベータプラズマ

研究概要

つなぎ変わる磁場と同程度のガイド磁場の存在下で2MHz程度の単色低周波波動が発生するメカニズムを解明するために、静電揺動の検出ならびにガイド磁場強度に対する磁場揺動の依存性を検証した。静電揺動のスペクトルは磁場揺動と同じく2MHz程度に強いピークを有するものの、高周波側にテールを引く構造をしていることから、静電波を駆動するメカニズムの存在が示唆された。一方でガイド磁場強度依存性については、10倍程度大きいガイド磁境下でも同様に2MHz近傍の単色性の強い磁場揺動が検出された一方で、ガイド磁場がほとんど無いケースでは低域混成周波数帯（13MHz）までの広い周波数帯での揺動が検出された。後者については、米国で実施された先行研究と一致する傾向にあることから、本研究で新たに発見された単色低周波揺動の発生にはガイド磁場の存在が不可欠であると考えられる。
高ガイド磁場中での高速電子を検出するために軟Ｘ線計測を行ったところ、リコネクションに同期して急激な軟Ｘ線の増光現象が観測された。トムソン散乱によるバルク電子温度計測結果と比較したところ、軟Ｘ線の増光は非熱的な高速電子によってもたらされたものと解釈できることから、単色磁場揺動の発生についても電場によって磁場に平行方向に加速された高速電子による不安定性の励起が有力であると考えられる。
リコネクション上流／下流領域での、磁場、熱、フローおよび波動のエネルギー収支を定量的に評価したところ、上流側の磁場エネルギーが下流側の熱エネルギーに転換される過程において、バルクイオンフローおよび波動を介するエネルギー転換は支配的ではないことが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Mitigation of rotational instability of high-beta field-recersed configuration by double-sided magnetized plasmoid injection (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Itagaki, T. Asai, M. Inomoto, Ts. Takahashi
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 21 ページ: 030703
  • DOI: 10.1063/1.4868434
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmoid-Induced Pull Reconnection Experiments in University of Tokyo Spherical Tokamak (2013)
  • 著者名/発表者名: T.G Watanabe, Y. Ono, T. Yamada, S. Kamio, Q.H. Cao, H. Itagaki, K. Takemura, K. Yamasaki, K. Ishiguchi, M. Inomoto
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Res 巻: 8 ページ: 2401148
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2401148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Quasi-steady Equilibrium Field System for Plasma Merging ST Startup Experiments on the UTST Device (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Itagaki, M. Inomoto, S. Kamio, Q.H. Cao, K. Takemura, K. Yamasaki, T.G. Watanabe, T. Yamada
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Res 巻: 8 ページ: 1402139
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1402139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation of Impulsively Fast Magnetic Reconnection Induced by Current Sheet Ejection (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, S. Kamio, A. Kuwahata, T.G. Watanabe, K. Yamasaki, K. Kadowaki, T. Ito, Y. Kaminou, T. Yamada, Y. Ono
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Res 巻: 8 ページ: 2401112
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2401112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Study of Two-fluid Effect during Magnetic Reconnection in the UTST Merging Experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yamasaki, S. Kamio, K. Takemura, Q.H. Qao, T.G. Watanabe, H. Itagaki, T. Yamada, M. Inomoto, Y. Ono
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Res 巻: 8 ページ: 2401130
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2401130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation and propagation of electromagnetic fluctuations with ioncyclotron range of frequency in magnetic reconnection laboratory experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, A. Kuwahata, H. Tanabe, Y. Ono
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 20 ページ: 061209
  • DOI: 10.1063/1.4811469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability and confinement improvement of a oblate field-reversed configuration by using neutral beam injection (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ii, M. Inomoto, K. Gi, T. Umezawa, T. Ito, K. Kadowaki, Y. Kaminou, Y. Ono
  • 雑誌名: Nucl. Fusion 巻: 53 ページ: 073002
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/7/073002
  • 査読あり
• [学会発表] Overview of UTST/TS-4 experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, TS group
  • 学会等名: The Second A3 Foresight Workshop on Spherical Torus (ST)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20140106-20140108
• [学会発表] Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection between Merging Flux Tubes with Strong Guide Field (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, S. Kamio, A. Kuwahata, Y. Ono, TS group
  • 学会等名: 2013 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20131209-20131213
• [学会発表] Current profiles of high-beta compact toroids formed by plasma merging (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, T. Ii, A. Kuwahata, T.G. Watanabe, K. Yamasaki, M. Annoura, Y. Kaminou, Y. Ono
  • 学会等名: 2013 US-Japan Workshop on "Advanced controll and Confinement Improvement of Innovative Compact Toroidal Configurations"
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20130924-20130926
• [学会発表] Laboratory experiment of magnetic reconnection in the presense of strong guide field (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Inomoto, S. Kamio, A. Kuwahata, T.G. Watanabe, K. Yamasaki, B. Gao, Y. Ono
  • 学会等名: 12th International Workshop on Interrelationship between Plasma Experiments in the Laboratory and in Space(IPELS2013)
  • 発表場所: 白馬東急ホテル（長野県）
  • 年月日: 20130701-20130705
  • 招待講演
• [備考] 小野靖・井通暁研究室
  • URL: http://tanuki.t.u-tokyo.ac.jp/