局所ヘリシティ入射法によるプラズマ立ち上げ時の自己組織化過程の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20358
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 西澤 敬之 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (00955007)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: トカマク / 自己組織化 / トモグラフィー

研究実績の概要

今年度は所属する九州大学のPLATOトカマク実験グループの都合により主に中心ソレノイドを用いた誘導立ち上げによるトカマクの生成実験に取り組んだ。プラズマ電流20kAのトカマクプラズマの生成に成功したが、本課題が対象とする局所ヘリシティ入射実験を行うことはできなかった。誘導立ち上げを行うためにパワーエレクトロニクスを勉強し、自作コンデンサバンクを開発した。また立ち上げシナリオの最適化のためトカマクの磁場・電場計算コードも開発した。これらの経験やツールは次年度以降計画されている局所ヘリシティ入射によるトカマクプラズマの生成実験に活かすことができると期待される。局所ヘリシティ入射に用いるプラズマ銃は昨年度問題となった絶縁性能を改良したものを既に真空用容器内に設置済みである。加え共同研究を行っているソウル大学で開発されたプラズマ銃をPLATO装置に設置する準備も進めている。
一方、局所ヘリシティ入射実験の際に利用するトモグラフィ計測システムに関してはガウス過程を用いた反転アルゴリズムの開発を行った。この手法を応用することでLHDのプラズマにおいて積分計測量である干渉計の信号のみから電子密度の径方向プロファイルとその微分量を推定することに成功し、その成果を専門誌および学会において発表した。トモグラフィ計測システムはまだ完成に至っていないが部品は揃い、次年度初頭にPLATO装置に設置する計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Estimation of plasma parameter profiles and their derivatives from linear observations by using Gaussian processes (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa T、Tokuda S、Kobayashi T、Tanaka K、Funaba H、Yamada I、Takemura Y、Tokuzawa T、Yasuhara R、Uehara H、Ida K、Takahashi H、Kawachi Y、Inagaki S、Kado S、Sasaki M、Fujisawa A
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion 巻: 65 ページ: 125006～125006
  • DOI: 10.1088/1361-6587/ad074a
  • 査読あり
• [学会発表] PLATOプロジェクトの現状と今後の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤敬之 , 藤澤彰英, 永島芳彦, MOON C., 井戸毅 , 山田琢磨, 糟谷直宏 , 恩地拓己, 小林大輝, 西村大輝, 末継寅英, 山 崎広太郎, 徳沢季彦, 小林達哉, 清水昭博 , PARK J. , 内藤晋 , 宗近洸洋
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第40回年会
• [学会発表] ガウス過程回帰に基づく線形観測量を利用した物理パラメータおよびその微分量の空間分布推定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤敬之 (九大 応用力学研) , 西澤敬之 (九大 極限プラズマ研究連携セ) , 徳田悟 (九大 情報セ) , 小林達哉 (核融合研) , 小林 達哉 (総合研究大学院大) , 田中謙治 (核融合研) , 船場久芳 (核融合研) , 山田一博 (核融合研)
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第40回年会
• [学会発表] Estimation of parameter profiles and their derivatives from arbitrary linear observations by using Gaussian processes (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Nishizawa, S. Tokuda, T. Kobayashi, K. Tanaka, H. Funaba, I. Yamada, Y. Takamura, T. Tokuzawa, R. Yasuhara, U. Uehara, K. Ida, H. Takahashi, Y. Kawachi, S. Inagaki, S. Kado, M. Sasaki, and A. Fujisawa.
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 機械学習を用いたプラズマ分布解析手法を開発
  • URL: https://www-lhd.nifs.ac.jp/pub/Science/Paper_PPCF65-125006.html