重イオンビームを用いた簡約MHD方程式固有関数の直接計測によるMHD揺動の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680565
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 井口 春和 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (40115522)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤沢 彰英 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60222262)
• Keywords: 重イオンビームプローブ / 簡約MHD方程式 / 流れ関数 / 磁束関数 / 静電ポテンシャル / ベクトルポテンシャル / MHD揺動 / 交換型不安定

Research Abstract

磁場閉じ込めトロイダルプラズマのMHD研究において簡約MHD方程式系が理論解析およびシミュレーションにおいて重要な役割を果たしてきた。この方程式系においては流れ関数(Φ)とポロイダル磁束関数(Ψ)が二つのキーパラメーターであり、これら二つの固有関数の空間分布が不安定の構造を表している。これらの物理量は重イオンビームプローブ(HIBP))によって観測しうる静電ポテンシャル(Φ)と磁気ベクトルポテンシャルのトロイダル成分(A_ζ)と直接結びついている。これまでHIBPはプラズマ中の静電ポテンシャルの測定法として確立され、電場と閉じ込めの関連を議論する物理検討において重要な役割を果たしてきた。小型ヘリカル装置CHSではさらにMHD揺動に伴う静電ポテンシャル揺動の空間構造も観測され、MHD揺動の研究にも有効であることが明らかになった。
この研究ではHIBPの可能性をさらに発展させ、ベクトルポテンシャルのトロイダル成分も同時に測定して簡約MHD方程式系を用いた理論解析と直接比較することのできる手法を確立することが目的である。しかし、静電ポテンシャルが直接局所量として観測されるのに対して、ベクトルポテンシャルはその成分を軌道にそって積分した結果であるビームの位置のずれとして観測されるものである。したがってその空間構造を求めるためには逆変換のアルゴリズムを開発する必要がある。本年度は大型汎用計算機用に開発されている重イオンビームの軌道解析コードを、CHSの実験条件にあわせて機動的に使えるようにすることを目指して、専用のワークステーションを購入し、整備中である。また、逆変換のために必要なアルゴリズムを軌道解析コードに組み込むための磁場揺動のモデルについて検討中の段階である。

Research Products

• [Publications] H.Iguchi: "Heavy Ion Beam Diagnostic of Static and Dynamic Potential Structure"Journal of Plasma and Fusion Research, JPFR Series. Vol.3(予定). (2002)
• [Publications] S.Lee, H.Iguchi, et al.: "Measurement of Space Potential Fluctuations during MHD Activities in a Toroidal helical Plasma with a Heavy ion Beam Probe"J. Phys. Soc. Jpn.. Vol.67. 3107-3113 (1998)
• [Publications] A.Fujisawa, H.Iguchi, et al.: "Active Trajectory Control for a Heavy Ion Beam Probe on the Compact Helical System"Rev. Sci. Instrum.. Vol.67. 3099-3107 (1996)