複数EC高調波による加熱電流駆動で生成される高エネルギー電子の制動放射計測

使用多个 EC 谐波对加热电流驱动产生的高能电子进行轫致辐射测量

• 批准号: 21K03510
• 负责人: 恩地 拓己
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03510/
• 关键词: 球状トカマク; 電流駆動; 電子サイクロトロン加熱; 制動放射X線; プラズマ; 高エネルギー電子

九州大学の球状トカマク実験装置QUESTにおける電子サイクロトロン加熱では，高エネルギー電子の影響で28 GHz高周波の第二－四高調波共鳴がプラズマの広域で起きる．相対論的ドップラーシフトが起きて高周波の共鳴条件が変化し，電流駆動（フォワード）方向に運動する電子が逆（バックワード）方向に運動する電子よりも加熱されて正味の電流が流れる．この電流駆動機構を明らかにするためには高エネルギー電子のダイナミクスを理解することが鍵になる．そこで高エネルギー電子に起因する制動放射X線の空間分布観測を行っている．本研究では，検出器として80 x 80のCdTe（カドミウム・テルル）アレイ素子を有するHEXITECを利用して広い視野を持つX線ピンホールカメラを開発した．この検出器は5 kHzのフレームレートで200 keV以下のX線スペクトルを取得出来る．QUEST装置における実験では，プラズマ電流50 kAを超える球状トカマクの観測に適用した．画像解析の結果，プラズマからの放射及び高エネルギー電子がプラズマ対向壁やリミタに衝突する際の放射の両方が重なり合った二次元X線分布が撮影されていることがわかった．強い放射があるリミタ部のX線スペクトル上に，材料であるタングステンの特性X線のピークがある．内側リミタと外側リミタではスペクトル形状に差があり，特に外側リミタでは100 keV以上のX線カウントが多く，フラット形状のスペクトルが観測された．これは100 keV以上のエネルギーを持つ捕捉電子群がスクレイプオフ層に存在していることを示唆している．さらにRF加熱パワーオフの瞬間にプラズマ対向壁からの制動放射は急減し，フォワード方向とバックワード方向の放射が非対称である二次元分布が観測された．この分布は高エネルギー電子がプラズマ電流を担っていることを示す観測結果である．

Kyushu university の globular ト カ マ ク be 験 device QUEST に お け る electronic サ イ ク ロ ト ロ ン heating で は, high エ ネ ル ギ ー electronic の influence で 28 2-4 GHz high frequency の high-profile wave resonance が プ ラ ズ マ の hiroo domain で up き る. Phase theory of seaborne ド ッ プ ラ ー シ フ ト が up き て high frequency が の resonance conditions - し, current 駆 (フ ォ ワ ー ド) direction に movement す る electronic が inverse (バ ッ ク ワ ー ド) direction に movement す る electronic よ り も heating さ れ て flavors の electric current to flow が れ る. こ の current 駆 mechanism を Ming ら か に す る た め に は high エ ネ ル ギ ー electronic の ダ イ ナ ミ ク ス を understand す る こ と が key に な る. そ こ で high エ ネ ル ギ ー electronic に cause す る braking radiation X-ray の spatial distribution 観 measuring line を っ て い る. This study で は, 検 extractor と し て 80 x 80 の CdTe (カ ド ミ ウ ム · テ ル ル) ア レ イ element son を す る HEXITEC を using し て hiroo い を hold つ X-ray view ピ ン ホ ー ル カ メ ラ を open 発 し た. The <s:1> 検 検 is output by the <s:1> 5 kHz フレ ムレ ムレ トで トで トで トで トで トで トで200 keV or less <s:1> X-ray スペ ト ト を を を を る る is obtained. QUEST device に お け る be 験 で は, プ ラ ズ マ current 50 kA を super え る globular ト カ マ ク の 観 に applicable measurement し た. Portrait parsing の results, プ ラ ズ マ か ら の radiation and high び エ ネ ル ギ ー electronic が プ ラ ズ マ polices to wall や リ ミ タ に conflict す る interstate の radiation の the struck が heavy な り close っ た secondary yuan X-ray distribution が pinch of shadow さ れ て い る こ と が わ か っ た. Strong radiation が い あ る リ ミ タ department の X-ray ス ペ ク ト ル に, material で あ る タ ン グ ス テ ン の characteristic X-ray の ピ ー ク が あ る. Medial リ ミ タ と lateral リ ミ タ で は ス ペ ク ト ル poor shape に が あ り, trevor に lateral リ ミ タ で は の X line more than 100 keV カ ウ ン ト が く, フ ラ ッ ト shape の ス ペ ク ト ル が 観 measuring さ れ た. こ れ は above 100 keV の エ ネ ル ギ ー を hold つ capture electron group が ス ク レ イ プ オ フ し に exist て い る こ と を in stopping し て い る. さ ら に RF heating パ ワ ー オ フ の instant に プ ラ ズ マ polices to wall か ら の braking radiation は し reduction, フ ォ ワ ー ド direction と バ ッ ク ワ ー ド direction の radiation が non said seaborne で あ る secondary distribution が 観 measuring さ れ た. こ の distribution は high エ ネ ル ギ ー electronic が プ ラ ズ マ current を bear っ て い る こ と を shown す 観 measurement results で あ る.

项目成果

Observation of second harmonic electron cyclotron resonance heating and current-drive transition during non-inductive plasma start-up experiment in QUEST

QUEST 无感等离子体启动实验中二次谐波电子回旋共振加热和电流驱动转变的观察

• DOI: 10.1088/1361-6587/ac1838
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma Physics and Controlled Fusion
• 影响因子: 2.2
• 作者: Kojima S.;Hanada K.;Idei H.;Onchi T.;Ikezoe R.;Nagashima Y.;Hasegawa M.;Kuroda K.;Nakamura K.;Higashijima A.;Nagata T.;Kawasaki S.;Shimabukuro S.;Elserafy H.;Fukuyama M.;Ejiri A.;Shikama T.;Yoneda N.;Yoneda R.;Kariya T.;Takase Y.;Murakami S.;Bertelli N.;O
• 通讯作者: O

MHD Equilibrium Reconstruction Using the Visible Light Tomographic Method with Laplacian Eigenfunction

使用拉普拉斯本征函数的可见光断层扫描方法重建 MHD 平衡

• DOI: 10.1585/pfr.16.2402090
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: SUZUKI Kosuke;MURAKAMI Sadayoshi;OHDACHI Satoshi;IDEI Hiroshi;KURODA Kengoh;IKEZOE Ryuya;ONCHI Takumi
• 通讯作者: ONCHI Takumi

Quaternion Analysis of a Direct Matrix Converter Based on Space-Vector Modulation

基于空间矢量调制的直接矩阵变换器的四元数分析

• DOI: 10.1585/pfr.16.2405037
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: NAKAMURA Kazuo;ZHANG Yifan;ONCHI Takumi;IDEI Hiroshi;HASEGAWA Makoto;TOKUNAGA Kazutoshi;HANADA Kazuaki;MITARAI Osamu;KAWASAKI Shoji;HIGASHIJIMA Aki;NAGATA Takahiro;SHIMABUKURO Shun
• 通讯作者: SHIMABUKURO Shun

Designing an upgrade of ohmic heating system for the QUEST spherical tokamak

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2021.112362
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yifan Zhang;T. Onchi;K. Nakamura;Akihiro Kidani;Qilin Yue;K. Kuroda;M. Hasegawa;R. Ikezoe;H. Idei

Initial Results from High-Field-Side Transient CHI Start-Up on QUEST

QUEST 上高场侧瞬态 CHI 启动的初步结果

• DOI: 10.1585/pfr.16.2402048
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: Kengoh KURODA;Roger RAMAN et al.
• 通讯作者: Roger RAMAN et al.