動的エルゴディックダイバータ基礎研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09308018
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高村 秀一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40023254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 叶 民友 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10270985) ; 大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60203890) ; 上杉 喜彦 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (90213339)
• Keywords: 核融合プラズマ / エルゴディックダイバータ / 磁気島 / 統計的磁場構造 / 回転ヘリカル摂動磁場 / ティアリング・モード / 磁気レイノルズ数 / 水素リサイクリング

Research Abstract

1)回転摂動磁場のトカマクプラズマ中への浸透
磁気レイノルズ数が100程度のCSTN-4トカマクプラズマへの回転摂動磁場の浸透をBrとB_θとに分けて実測した。Brは共鳴面より内部で増幅、一方B_θは減衰していることが判明した。これは磁力線の再結合による磁気島の成長によるプラズマ電流の再配分を含めた線形MHD方程式から得られる解の傾向と定性的に一致することが分かった。また、抵抗性MHD方程式と電子のエネルギー輸送方程式を円筒プラズマに対して結合して適用した数値シミュレーションにおいても同様の結果が確認された。
さらに、回転摂動磁場の周波数と回転の向きの調整によりプラズマのE×B回転と摂動磁場の回転速度との相対速度を変化させたところ、相対速度が大きいときに一部遮蔽電流が流れる状況が現れることがわっかった。
一方、以上の実験と異なり、アルゴンを動作ガスとしたトカマク放電においてはq分布が水素放電の場合とかなり異なり、丁度q〜7(第一測帯波)付近でq'〜0となり、磁気島の成長率が小さくなり、逆に遮蔽電流の効果が強く現れ、Br、B_θとも減衰が現れることがわかった。
2)回転摂動磁場が水素リサイクリングに与える効果
回転摂動磁場によって水素を吸蔵していない真空容器壁が次々と水素を吸い込み、壁排気が長く持続する傾向が観測された。この際、排気口がトーラスに沿って一箇所しかないので、トーラス方向に沿ってガス圧力の分布が大きく変化し、プラズマのバッフリングの作用などと関連して中性ガスのトーラス方向の構造性を追及している。
3)アルヴェン波の励起伝搬の可能性
ティアリングモードの共鳴点の両側にシアーアルヴェン波の共鳴が現れることが理論的に予想される。両者の共鳴点の空間的感覚はq分布によって変化するが、アルヴェン速度が小さくなる重いイオンのプラズマではこの間隔が広くなり、両共鳴を分離して検出することが可能になると予想される。外部摂動磁場が強すぎると磁力線が統計的となり、アルヴェン共鳴も壊される可能性がある。したがって、アルゴンプラズマ中小さな励起電流でアルヴェン共鳴の検出を試みることが重要であることを認識するに至った。この観点で実験を遂行しつつある。

Research Products

• [Publications] Masahiro KOBAYASHI 他: "Modification of Hydrogen Recycling due to Edge Ergodic Magnetic Layer in Long Tokamak Discharge with High Duty"Journal of Nuclear Materials. 266-269. 1118-1122 (1999)
• [Publications] Masahiro KOBAYASHI 他: Nuclear Fusion. 40・2. 181-193 (2000)