2012 Fiscal Year Annual Research Report
3次元形状コイルによる自律的ディスラプション制御の実証
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12J09762
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
畠山 昭一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 小型トカマク装置 / 垂直位置不安定性 / ヘリカルコイル / 外部摂動磁場 / ディスラプション / 垂直移動現象(VDE) / フィードバック制御 / MHD不安定性 |
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| Research Abstract |
H24年度は小型トカマク装置の真空容器、及び各種コイル系の設計・製作を行った。
1.トロイダル磁場リップル計算
まずトロイダル磁場コイルの形状と配置を決定した。これらは、閉じ込めを劣化させるトロイダル磁場リップルを軽減するように最適化している。有限要素法(FEM)による磁場解析を行い、磁性体である鉄芯の影響も評価した。次に真空容器の形状を決定した。本装置では2%以下の低リップル率領域をプラズマ生成領域としている。楕円度κ=1.8のプラズマ生成を想定して、リップル計算から決まる横幅と合わせて、矩形の容器形状を決定した。真空容器については製作も完了し、本年度納入された。
2.コイル支持構造の強度計算
トロイダル磁場系については電磁力、及びこれを支えるコイル支持構造の応力を解析した。構造の最適化により応力が低減され、ポリカーボネート材で十分支えられることを確認した。
3.2次元MHD平衡計算による縦長断面形状の確認
次にポロイダル磁場コイルの配置を決定した。コイルの本数・配置を変化させて軸対称のMHD平衡計算を繰り返し、縦長断面のプラズマを生成可能か調べた。その結果、コイル4本の簡易な組み合わせであっても高楕円度のトカマク磁場配位が実現可能、さらにダイバータ配位となる事も確認出来た。一方、位置安定性の指標であるn-indexも評価して、コイルの電流比を変えれば位置安定な円形断面プラズマの生成も可能と分かった。徐々に円形から縦長断面にしていく、制御性の良い立ち上げが可能になる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H24年度で、小型トカマク装置の設計がおおむね完了した。H25年度以降は、装置組立の上、実証実験に移行できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H25年度は前半に計測器も含めて装置組み立てを完了し、放電調整に入る。後半には摂動ヘリカル磁場印加実験を行う。典型的なアスペクト比のトカマクにおいてκ=1.8は非常に垂直位置不安定であり、小型装置での実現例はない。本研究では第一目標として、これを摂動磁場の位置安定効果により実現する。
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