2002 Fiscal Year Annual Research Report

磁力線再結合現象を用いた非平衡プラズマ生成法の開発

Research Project

Project/Area Number	14655105
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	小野靖東京大学, 高温プラズマ研究センター, 助教授 (30214191)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野田悦夫東芝, 電力・産業システム技術開発センター, 主幹(研究職) 板垣敏文東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60242012) 桂井誠東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70011103)
Keywords	磁力線再結合 / 非平衡プラズマ / イオン加熱 / 電子加熱 / プラズマ加速 / 電流シート / 可視光トモグラフィー / ベクトルトモグラフィー
Research Abstract	磁力線再結合現象の磁気エネルギーから運動・熱エネルギーへの変換効果を人為的に制御することにより、イオン温度のみ、或いは電子温度のみが高い安価な非平衡プラズマ源の試作を3年計画で進めている。今年度は、既設の装置を改造して磁力線再結合のイオン加熱・加速効果の利用に向けた基本特性の検証を進めると共に、プロセスプラズマ発生に適した新実験装置を設計・製作した。前者については、ライン光のドップラー広がりを用いた新たなトモグラフィー計測法を開発して、72チャンネルの2次元化イオン温度計測システムを構築した。その結果、イオン温度分布の2次元画像によって、磁力線再結合のアウトフローが電流シートの下流部分から順々にイオンを加熱するプロセスを明らかにすることができた。電流シートでも異常抵抗に関与すると考えられるイオン加熱が観測されたが、アウトフロー加熱が3倍以上(縦磁場条件による)大きいことが判明した。また、電流シートと平行な縦磁場が小さくなるほどアウトフローやそれに伴うイオン加熱が大きくなる基本特性を把握し、さらにvolticityを用いた新しいベクトルトモグラフィー手法を開発して、ライン光のドップラーシフトによる2次元流速計測にもめどを付けることができた。以上の実験を基に、内部制御コイルシステムの小型化により、プロセスプラズマ発生に適した直径50cmで長さ1mの新装置の設計・製作を行なうことができた。コイル配置とコイル電流波形を最適化して、多くの電子を加熱できる扁平で大きな電流シートが形成されるように工夫を行なった。数kGの大きさの縦磁場を印加することにより、再結合した磁力線によるイオン加速効果を抑制することができる。現在、来年度に向けて新装置を用いたイオン温度のみが高い非平衡プラズマの生成実験、速度成分をそろえた加速実験を立ち上げ中である。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 村田, 竹内, 俵, 小野: "イオン温度計測用に拡張されたコンピュータトモグラフィーアルゴリズムの開発"電気学会論文誌A. 122-A・3. 267-273 (2002)
[Publications] A.L.Balandin, Y.Ono: "Tomographic Determination of Plasma Velocity with the Use of Ion Doppler Spectroscopy"European Physical Journal D. 17. 337-344 (2002)
[Publications] 鶴田, 小野, 桂井: "コンパクトトーラス合体実験装置TS-4における同極性および異極性合体の比較実験"電気学会論文誌A. 122-A・9. 840-848 (2002)
[Publications] Y.Ono et al.: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Fusion Energy 2002. (予定).
[Publications] T.Matsuyama, Y.Ono et al.: "Spontaneous and Artificial Generation of Shear Flow in Oblate FRCs in TS-3 and 4 FRC Experiments"Fusion Energy 2002. (予定).
[Publications] 小野: "第二安定化に向かう高ベータ球状トカマク研究"プラズマ・核融合学会誌. 79・2. 144-151 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

磁力線再結合現象を用いた非平衡プラズマ生成法の開発

Principal Investigator

小野 靖 東京大学, 高温プラズマ研究センター, 助教授 (30214191)

Research Products

[Publications] 村田, 竹内, 俵, 小野: "イオン温度計測用に拡張されたコンピュータトモグラフィーアルゴリズムの開発"電気学会論文誌A. 122-A・3. 267-273 (2002)

[Publications] A.L.Balandin, Y.Ono: "Tomographic Determination of Plasma Velocity with the Use of Ion Doppler Spectroscopy"European Physical Journal D. 17. 337-344 (2002)

[Publications] 鶴田, 小野, 桂井: "コンパクトトーラス合体実験装置TS-4における同極性および異極性合体の比較実験"電気学会論文誌A. 122-A・9. 840-848 (2002)

[Publications] Y.Ono et al.: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Fusion Energy 2002. (予定).

[Publications] T.Matsuyama, Y.Ono et al.: "Spontaneous and Artificial Generation of Shear Flow in Oblate FRCs in TS-3 and 4 FRC Experiments"Fusion Energy 2002. (予定).

[Publications] 小野: "第二安定化に向かう高ベータ球状トカマク研究"プラズマ・核融合学会誌. 79・2. 144-151 (2002)

小野靖東京大学, 高温プラズマ研究センター, 助教授 (30214191)