| 研究課題/領域番号 |
21H01067
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
出射 浩 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70260049)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | 球状トカマク / 非誘導プラズマ立ち上げ / 電子サイクロトロン加熱電流駆動 |
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| 研究実績の概要 |
これまでに、電子サイクロトロン加熱（ECH) の斜め入射にて、効率良く高速電子加速し、高プラズマ電流（~80kA)の立ち上げを達成するとともに、準垂直入射にてプラズマ電流が低いものの、第2高調波共鳴層付近での有効なバルク電子加熱（~500eV)を達成している。準垂直入射の際も斜め入射時と同じ垂直磁場を印加しており、低電流のためプラズマは内側に押され小さくなる。令和4年度、準垂直入射に垂直磁場を弱め、~100eVの比較的大きなプラズマを得た。一方、強い垂直磁場のもと、第2高調波共鳴層付近でこれまでよりさらに高い 1keV を超える高電子温度を達成した。この際、中心ソレノイドコイルによる誘導逆電場を用いた。誘導逆電場のもと、ECH で順方向プラズマ電流を立ち上げることで、高速電子生成 ・プラズマ電流上昇を抑制し、有効なバルク電子加熱が行えることを明らかにした。さならる逆電場制御の最適化が期待される。ECH による電流立ち上げに関し、国際ワークショップにて２件、口頭発表した。
位相配列アンテナを用いた電子サイクロトロン輻射(ECE)観測システムを用いたアダプティブアレイ解析にて、高速電子由来の ECE 到来角を推定し、プラズマ電流を荷なう順方向、反対の逆方向の高速電子の発展を捉える。これまでの到来角推定ではビームフォーミング法を考えてきたが、より高空間分解能推定が行える Capon 法の導入を進め、その有効性について国内外会議で成果発表し、併せて論文１編を公表した。真空容器内に設置した模擬（熱雑音）源を用い、ECE観測システムの動作試験を行う中、多素子チャンネル間のクロストークが見つかった。クロストーク除去の過程でミキサー、アイソレータが必要となり、整備した。さらに追加した中間周波数アンプ内の配線でよりシールドの良いケーブルに変更し、クロストークを完全に除去した。
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| 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
電子サイクロトロン加熱によるプラズマ電流の立ち上げで、1 keV までのバルク電子加熱を実現した。これは、当初計画されていたビーム入射角制御による共鳴電子の位相空間制御に加え、新たな誘導逆電場を用いた制御法で達成されており、当初の計画を超えて進展している。一方、当初、緩和過程を捉えるアノード電源の電圧変調による入射電力変調が予定されていたが、大掛かりな高圧電源部の変更が必要で、実施されていない。電子サイクロトロン輻射計測では、高空間分解能を有する新解析法の実装・実証、システム整備における問題点の克服など、順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初、緩和過程を捉えるアノード電源の電圧変調実験計画を変更し、ビーム入射角制御による共鳴電子の位相空間制御に加え、逆電場制御の最適化を推進することとする。令和5年度、逆電場制御の最適化実験を遂行するため、新たな研究協力者を追加した。
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