プラズマの電位閉じ込め及び電位生成に関する新統一統合比例則構築拡張と普遍性の実証

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380216
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 長 照二 筑波大学, 物理学系, 教授 (80171958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中嶋 洋輔 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 助教授 (00188939) ; 平田 真史 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 講師 (70222247) ; 小波蔵 純子 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 講師 (60302345) ; 立松 芳典 筑波大学, プラズマ研究センター・物理学系, 講師 (50261756) ; 吉川 正志 筑波大学, 物理学系, 講師 (00272138)
• Keywords: タンデムミラー・プラズマ / 電位閉じ込め / 電位生成物理機構 / 統合理論・統合比例則 / 電子サイクロトロン加熱 / サーマルバリア電位 / イオン計測 / X線計測

Research Abstract

本研究では、我々が独自に提唱しPhysical Review Letters 86,4310(2001)[T.Cho et al.,]に報告した、タンデムミラー・プラズマの「新しい、電位に拠るプラズマ閉じ込め、並びに電位生成物理機構の統合理論・統合比例則」を、我々が開発した新型イオン・電子・X線計測器及び新計測法を駆使し、本統合比例則の広範なプラズマ・パラメータに対する拡張性・適用性を研究している。平成14年度に於ける本研究の目標は、「新統合理論・比例則拡張の実証実験と、これによる新安定モードの探求と創成」であり、これらは以下の様に達成された。
これまでの研究成果・準備状況に基づき、本研究目的を達成するために、(1)「電位生成統合理論・比例則」に対して、別途新たなプラズマモードへ適用しうるかを調べ、本新統合理論の新モード創成への拡張・適用性を検証した。(2)具体的な実施方法として、セントラル部ECHの新たな入射に拠り、新統合理論式に、ECH加熱項を加えて、ECH効果が新統合式で説明できるかを検証した。(3)即ち、高温イオンモードに対し、セントラル部ECH加熱項を加える事等に拠り、セントラル部電子エネルギーを上げ、サーマルバリア電位を越えてプラグ部に到達する電子を増やして、プラグ部対セントラル部プラズマ密度比の従来の中間領域を実現させ、安定な新モードを本理論に拠り創成できるか、また、この時に「この第3モードに新統合理論が適用・拡張できるか」を、計算予想とデータで比較検証した結果、本新理論の予想するパラメータ平面とデータが良い一致を示し、新理論の拡張性が実証された。本結果は、延いては今後のタンデムミラーの新パラメータ領域への伸展・拡張方法の新たな指導原理と将来への指針を与え得る、極めて重要な成果といえる。

Research Products

• [Publications] T.Cho et al.: "Extended Consolidation of Scaling Laws of Potentials Covering Over the Representative Tandem-Mirror Operations in GAMMA 10"Proc.19th IAEA Int.Conf. in Fusion Energy. IAEA-CN-94/EX/C1-4Ra (2002)
• [Publications] T.Cho et al.: "Summarized scaling laws of plasma confining potential formation and effects in the GAMMA 10 tandem mirror"Transactions of Fusion Science and Technology. Vol.43,No.1T. 37-43 (2003)
• [Publications] T.Cho et al.: "Extended Consolidation of Scaling Laws of Potential Formation and Effects Covering Over the Representative Tandem-Mirror Operations in GAMMA 10"Nuclear Fusion. (In press). (2003)
• [Publications] T.Cho et al.: "A novel method for simultaneous observations of plasma ion and electron temperatures using a semiconductor-detector array"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. Vol.477. 204-209 (2002)
• [Publications] M.Hirata et al.: "A novel electrostatic ion-energy spectrometer by the use of a proposed "self-collection" method for secondary-electron emission from a metal collector"Review of Scientific Instruments. Vol.74. 1913-1916 (2003)
• [Publications] J.Kohagura et al.: "Calibration experiments of ^3He neutron detectors for analyzing neutron emissivity in the hot-ion mode on the GAMMA 10 tandem mirror"Review of Scientific Instruments. Vol.74. 1757-1760 (2003)