Investigation of passive stabilization of plasma position by saddle-coil 3D magnetic field

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的はトカマク装置に追加したサドルコイルが生成する磁場が、トロイダル磁場を変調させ生じるポロイダル磁場により、トカマクプラズマの垂直位置不安定性抑制を実証し、その物理機構を解明することにある。初年度は、研究室の小型トカマク装置、PHiXを用いた実験結果を国際会議で発表した。この実験結果は、サドルコイルが生成する磁場を印加することでプラズマ放電時間が延びることを示しいる。また、磁気計測から再構成したプラズマ位置や可視光カメラ映像でも、プラズマ垂直位置が維持されていることが観測されている。また、コイルが作る磁場を計算し、磁力線を追跡することで実効的なポロイダル磁場を計算で求めた。同時にその真空磁場中でのトカマク・プラズマの非軸対称平衡配位を標準的な平衡コードであるVMECを用いて計算した。更に、上下対称な平衡配位に限定されるが、完全導体容器内の非軸対称平衡配位の安定性解析を行った。実験条件とは異なる平衡ではあるが、定性的にはサドルコイルが作る磁場が安定性に寄与することを示すことができた。また可視光カメラを用いてプラズマ発行分布のトモグラフィー解析を行った。真空容器がステンレス製なので可視光は反射される。何の工夫もせずにトモグラフィーを行うと、真空容器が発光している結果が得られるが、正則化手法を改善することで真空容器の発行を除去し、プラズマ発光分布を得ることができた。その他に、プラズマ垂直位置を含む種々の計測データを用いて機械学習の手法の一つである再帰的ニューラルネットワークを用いて、プラズマ垂直位置の予測を行った。