核融合炉に近い条件における球状トカマク合体生成時の加熱効果の検証

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25820434
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 山田 琢磨 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (90437773)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 炉心プラズマ / 球状トカマク / 磁気リコネクション / 国際研究者交流 / イギリス

研究実績の概要

東京大学の球状トカマク合体実験装置UTSTにおいて、合体立ち上げによって生成された球状トカマクを維持し、閉じ込めを改善するために、セパレーションコイルを真空容器外に設置した。これにより真空容器の上下中央寄りの厚肉部に発生する誘導電流をキャンセルし、プラズマが壁に衝突することを回避することで長寿命化に成功した。また、計測装置全体を径方向にスライドさせることで2次元計測を実現したYAGトムソン散乱計測装置を用いることで、プラズマの合体中に磁気リコネクションによるX点付近にて電子が局所的にオーム加熱によって急速に加熱されることに加えて電子密度の非定常・非一様性を観測した。静電プローブアレーを用いた計測では、ガイド磁場が高いUTSTではX点付近で電位の四重極構造が急激に生じていることが分かった。計算によるとガイド磁場が強いほど、X点での電子へのエネルギー付与が大きい。これらの結果を学術論文雑誌など、外部へ発表を行った。
イギリス・カラム研究所の球状トカマク実験装置MASTにおける、130チャンネルYAGトムソン散乱計測を用いて合体のX点付近で電子が局所加熱される様子を観測した結果や、32チャンネルドップラー分光計測を用いてイオンがX点とアウトフロー領域で加熱されてトリプルピークを形成する様子を観測した結果を、海外の著名な学術論文雑誌にて発表した。

研究成果

• [国際共同研究] Culham Science Centre(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Culham Science Centre
• [国際共同研究] National Cheng Kung University(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: National Cheng Kung University
• [雑誌論文] Application of Tomographic Ion Doppler Spectroscopy to Merging Plasma Startup in the MAST Spherical Tokamak (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. J. Conway, B. Crowley, K. G. McClements, I. Fitzgerald, C. Michael, J. Harrison, A. Meakins, N. Hawkes, T. O'Gorman, C. Z. Cheng, Y. Ono and The MAST Team
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 11 ページ: 1-4
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Non-Linear Mode Coupling During End-Plate Biasing Experiment in PANTA (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kin, T. Yamada, S. Inagaki, H. Arakawa, Y. Nagashima, N. Kasuya, A. Fujisawa, K. Nakanishi, H. Kono, T. Mizokami, M. Sasaki, M. Lesur, Y. Kosuga, K. Itoh and S.-I. Itoh
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 3401043/1-4
  • DOI: 10.1585/pfr.10.3401043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Electron Temperature and Density Measurement during Strong Guide-Field Reconnection by using Slide-Type Thomson Scattering System (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, M. Inomoto, T. Sugawara, T. G. Watanabe, K. Yamasaki, T. Ushiki and Y. Ono
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 3402017/1-5
  • DOI: 10.1585/pfr.10.3402017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High power heating of magnetic reconnection in merging tokamak experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ono, H. Tanabe, T. Yamada, K. Gi, T. Watanabe, T. Ii, M. Gryaznevich, R. Scannell, N. Conway, B. Crowley and C. Michael
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 ページ: 055708/1-8
  • DOI: 10.1063/1.4920944
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Localized electron heating by strong guide-field magnetic reconnection (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, M. Inomoto, T. Sugawara, K. Yamasaki, T. Ushiki, Y. Ono and TS Group
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 ページ: 101201/1-7
  • DOI: 10.1063/1.4932339
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laboratory study of diffusion region with electron energization during high guide field reconnection (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamasaki, S. Inoue, S. Kamio, T. G. Watanabe, T. Ushiki, X. Guo, T. Sugawara, K. Matsuyama, N. Kawakami, T. Yamada, M. Inomoto and Y. Ono
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 ページ: 101202/1-5
  • DOI: 10.1063/1.4932345
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron and Ion Heating Characteristics during Magnetic Reconnection in the MAST Spherical Tokamak (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanabe, T. Yamada, T. Watanabe, K. Gi, K. Kadowaki, M. Inomoto, R. Imazawa, M. Gryaznevich, C. Michael, B. Crowley, N. J. Conway, R. Scannell, J. Harrison, I. Fitzgerald, A. Meakins, N. Hawkes, K. G. McClements, T. O'Gorman, C. Z. Cheng, Y. Ono and The MAST Team
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 ページ: 215004/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.215004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 直線プラズマ装置PANTAにおけるストリーマーと媒介波の構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田琢磨, 稲垣滋, 金史良, 荒川弘之, 永島芳彦, 小林達哉, 三輪祐大, 神崎智継, 糟谷直宏, 佐々木真, 小菅佑輔, 藤澤彰英, 伊藤公孝, 伊藤早苗
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22