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炉心プラズマにおける加熱の最適化・閉じ込め制御の実現をはかるためには、現在の、さらに将来の高パワー加熱実験との定量的比較に耐え得る理論体系が必要である。本研究では、空間的に不均一な現実の炉心プラズマに対して、微視的な吸収過程・速度空間における緩和過程・実空間における輸送過程を考慮に入れ、実際の配位に即した境界条件の下でエネルギーや運動量の流れ、吸収の空間分布等を求める手法を確立し、炉心プラズマ系全体としての加熱効率の最適化をはかることを目的としている。
そのため、昨年度までに開発したトカマクにおけるイオンサイクロトロン波の励起・伝播・吸収の数値解析コード(1次元・2次元)を整備するとともに、速度空間における緩和過程の解析への拡張を行なった。まず、2イオン混成共鳴加熱について少数イオンの速度分布関数の時間発展をフォッカープランク方程式により記述し、1次元波動解析コードと組み合わせることにより、速度分布の変形と波動伝播への影響を無憧着に解析した。その結果、入力パワーが増加するとともに、少数イオンの高エネルギーテールが形成され、吸収領域が空間的にひろがるとともに、粒子間衝突を通して電子に吸収されるパワーの割合の増加することが示された。
また、イオンサイクロトロン波を用いた電流駆動の解析を行うため、電子の速度分布を準線形拡散と粒子間衝突拡散との平衡状態より求め、駆動電流の空間分布を得た。そして、総合電流駆動効率を全駆動電流と全吸収パワーとの比として評価し、アンテナ列の位相制御による最適化を試みた。
これらの成果をもとに、空間的輸送過程を含めたイオンサイクロトロン波加熱解析コードの開発を進めている。
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