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

2003 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, プラズマ研究センター・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

「電位生成及び生成された電位の効果」に関する物理機構・理論の、実験結果との比較検討による統合・統一・普遍化を行い、タンデムミラーにおける研究の展開・進展を図る研究基盤として確立する事は、また一方でこの物理機構の普遍化に基づきトカマク・ヘリカルプラズマ等に対する電位の効果・電位生成の物理に深化・拡張する事は、今後の核融合プラズマの閉じ込め研究に対する必要不可欠な研究課題である。本研究では、電位生成の代表的理論であるコーエンの強い電子サイクロトロン加熱理論と、パスツコフの生成電位効果の理論の2大理論を統合する新提唱を行い、そのガンマ10に於ける実証実験結果を得た。
ガンマ10の代表的プラズマ・モードは数kVの電位生成を特長とする「高電位モード」と、バルクイオンによる中性子生成に成功した「高温イオンモード」に大別される。両モードの電位生成機構に共通する物理法則を見出す事は、両モードを統合し高電位・高温プラズマを同時に維持する電位生成手法の達成のために、極めて重要である。
我々は、2002年のリヨンで開催された国際原子力機関(IAEA)の第19回核融合エネルギー国際会議で、両モードの統合のための電子サイクロトロン加熱(ECH)に関する提唱を、本新統合理論を基に示した。今回、この時に本統合理論に基づいて発表した電位生成プラグ部ECH電力に対して予想される高電力入射で「高温イオンモードでも1kVを超えるイオン閉じ込め電位が出来るはずである」という本理論・比例則の予想を、実際に今年度250kWのECH実験を行い、この10年来超えることの出来なかった高温イオンモードでの閉じ込め電位1kVの壁を初めて超え、1.4kVを比例則に沿って得ることに成功した。更に、本統合理論の物理描像に加え、本物理法則比例則に基づく以上の実験結果と理論の一致について、また高電位生成に関する研究が進展した。

Research Products

• [Publications] T.Cho et al.: "Extended Consolidation of Scaling Laws of Potential Formation and Effects Covering the Representative Tandem Mirror Operations in GAMMA 10"Nuclear Fushion. Vol.43, No.5. 293-298 (2003)
• [Publications] T.Cho et al.: "Sheared Radial Electric-Field Effects on Turbulence Suppression due to Doubly Advanced Potential-Height Formation"Journal of Plasma and Fusion Research. Vol.80, No.2. 81-82 (2004)
• [Publications] T.Numakura et al.: "A Proposal for both Plasma Ion-and Electron-Temperature Diagnostics under simultaneous Incidence of Particles and X-rays into a Semiconductor on the Basic of a Proposed Model for a Semiconductor Derector Response"Plasma Physics and Controlled Fusion. Vol.45. 807-821 (2003)
• [Publications] J.Kohagura et al.: "Deterioration and Recovery Effects in Energy Responses of Semiconductor X-ray Detectors due to Nuclear-Fusion Produced Neutron Irradiation"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. Vol.513. 300-303 (2003)
• [Publications] R.Minami et al.: "Spatially Resolved Electron Cyclotron Heated Plasmas Using Novel Matrix-Type X-ray Semiconductor-Detector Arrays"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. Vol.513. 304-307 (2003)
• [Publications] M.Yoshida et al.: "Spatial Profile Measurements of Ion-Confining Potentials Using Novel Position-Sensitive Ion-Energy Spectrometer Arrays"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. Vol.513. 99-102 (2003)