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2016 年度 実績報告書

トーラスプラズマのスクレイプ・オフ層を活用した新たな周辺プラズマ制御法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26630476
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

東井 和夫  核融合科学研究所, その他部局等, 名誉教授 (20093057)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードダイバータ / 電気的バイアス法 / スクレイプ・オフ層(SOL) / SOL電流 / 共鳴ヘリカル摂動磁場 / ELM / ダイバータ熱負荷
研究実績の概要

[目的]トカマクプラズマにおいてトロイダル分割した複数個のダイバータ板を用いた新たな電気的バイアス法により、閉じた磁気面のすぐ外側に存在するスクレイプ・オフ層(SOL)プラズマ中に磁力線方向電流(SOL電流)、径電場やポロイダル電場を駆動することによりコアプラズマ周辺部に励起される周辺局在化モード(ELM)やダイバータ板への熱負荷の新たな制御法の開発を目指す。
[研究成果] QUESTトカマク(九州大学応用力学研究所)において、高周波により生成した内側X点ダイバータ配位のSOLプラズマに対し、トロイダル方向に90°毎に配置したバイアス板を利用して電気的バイアス実験を行った。上側ダイバータ領域に設置したバイアス板とSOLプラズマ中の磁力線を介して接続されている下側ダイバータ板間に正負80Vの電圧を印加し電気的バイアスを行い、SOL及びダイバータプラズマへの影響を調べた。下側ダイバータ板をアース電位とし、正バイアス電圧を印加したとき、バイアス板から約0.7 Aが流出し、負バイアス時には約0.2Aが流入した。下側ダイバータ板は低負荷抵抗を介して接地されており、この負荷電圧降下から下側ダイバータ板を通過する電流を評価した。バイアス板で駆動したSOL電流の10%程度が接地した下側ダイバータ板に達した。この実験条件では、ダイバータバイアスにより駆動したSOL電流の経路長は、上下ダイバータ板間の磁力線接続長の約1/2と短く、下側ダイバータ板電流が駆動SOL電流に比べ相当小さいことは妥当な結果といえる。現状のQUEST装置ではSOL電流経路長が磁力線接続長より長くなる条件設定はできず、バイアス電源限界までのSOL電流駆動を実現できなかった。また、バイアス時にダイバータ板に達する粒子束分布が径方向に拡がるという結果が得られた。これは、ダイバータ板熱負荷の低減法の開発に有用な知見を与える。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Institute of Plasma Physics, CAS, Hefei(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Institute of Plasma Physics, CAS, Hefei
  • [学会発表] 球状トカマクQUEST におけるトロイダル分割型ダイバータバイアシングによる周辺・SOL プラズマ制御実験計画と予備実験2016

    • 著者名/発表者名
      東井和夫、図子秀樹、恩地拓巳、中村一男、長谷川真、出射浩、花田和明、QUEST 実験グループ
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第33回年会、論文番号 30pP39
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-12-02
  • [学会発表] Generation of Magnetic Perturbations for ELM Control Using SOL Currents in a Tokamak Plasma2016

    • 著者名/発表者名
      K. Toi, H. Zushi and S. Yamamoto
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
    • 発表場所
      The Pontifical Urbaniana University, Rome
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction of ELMs with the SOL plasmas in EAST and HL-2A Tokamaks and a Plan for the External Control2016

    • 著者名/発表者名
      K. Toi, L.Q. Xu, L.Q. Hu, J.M. Gao and Y. Liu
    • 学会等名
      The 9th A3 Foresight Program Seminar
    • 発表場所
      Yinchuan, China
    • 年月日
      2016-05-17 – 2016-05-20
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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