先進炉での非誘導・炉心プラズマ立ち上げに向けた共鳴速度空間制御加熱とその機構解明

先进反应堆非感应堆芯等离子体启动的共振速度空间控制加热及其机理阐明

• 批准号: 21H01067
• 负责人: 出射 浩
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01067/
• 关键词: 球状トカマク; 電子サイクロトロン加熱電流駆動; 非誘導プラズマ電流立ち上げ; 非誘導プラズマ立ち上げ; 電子サイクトロトロン加熱電流駆動; 合成開口解析; 電子サイクロトロン放射計測; 高周波プラズマ立ち上げ

これまでに、電子サイクロトロン加熱（ECH) の斜め入射にて、効率良く高速電子加速し、高プラズマ電流（~80kA)の立ち上げを達成するとともに、準垂直入射にてプラズマ電流が低いものの、第2高調波共鳴層付近での有効なバルク電子加熱（~500eV)を達成している。準垂直入射の際も斜め入射時と同じ垂直磁場を印加しており、低電流のためプラズマは内側に押され小さくなる。令和4年度、準垂直入射に垂直磁場を弱め、~100eVの比較的大きなプラズマを得た。一方、強い垂直磁場のもと、第2高調波共鳴層付近でこれまでよりさらに高い 1keV を超える高電子温度を達成した。この際、中心ソレノイドコイルによる誘導逆電場を用いた。誘導逆電場のもと、ECH で順方向プラズマ電流を立ち上げることで、高速電子生成 ・プラズマ電流上昇を抑制し、有効なバルク電子加熱が行えることを明らかにした。さならる逆電場制御の最適化が期待される。ECH による電流立ち上げに関し、国際ワークショップにて２件、口頭発表した。位相配列アンテナを用いた電子サイクロトロン輻射(ECE)観測システムを用いたアダプティブアレイ解析にて、高速電子由来の ECE 到来角を推定し、プラズマ電流を荷なう順方向、反対の逆方向の高速電子の発展を捉える。これまでの到来角推定ではビームフォーミング法を考えてきたが、より高空間分解能推定が行える Capon 法の導入を進め、その有効性について国内外会議で成果発表し、併せて論文１編を公表した。真空容器内に設置した模擬（熱雑音）源を用い、ECE観測システムの動作試験を行う中、多素子チャンネル間のクロストークが見つかった。クロストーク除去の過程でミキサー、アイソレータが必要となり、整備した。さらに追加した中間周波数アンプ内の配線でよりシールドの良いケーブルに変更し、クロストークを完全に除去した。

The electron heating (ECH) can be achieved by oblique incidence, high efficiency, high electron acceleration, high current (~80kA), low current, quasi-normal incidence, and high electron heating (~500eV) near the second high-frequency resonance layer. When quasi-normal incidence occurs, the incident angle is equal to the vertical magnetic field, and the low current is equal to the inner side. For example, a large quasi-normal incidence vertical magnetic field of ~100eV is obtained. A strong vertical magnetic field and a high electron temperature are achieved in the second resonance layer. In the middle of the field, the center of the field induces a reverse electric field. Induced reverse electric field, ECH, forward current, high speed electron generation, current rise, electron heating, etc. The optimization of reverse electric field control is expected. ECH current status on the Internet, the international community, 2, oral presentation Position matching array of electron emission (ECE) measurement system, high speed electron origin and ECE arrival angle estimation, high speed electron current charge, forward direction, reverse direction and high speed electron development. The introduction of Capon method into the estimation of arrival angle and its effectiveness are presented in the first part of this paper. Set up simulation (thermal noise) source in vacuum container, ECE test system operation test, multi-element test system, multi-element test system The process of removing the virus is necessary. In addition, the intermediate frequency distribution line is completely removed.

项目成果

28-GHz electron cyclotron plasma ramp-up experiments in the QUEST spherical tokamak

QUEST 球形托卡马克中的 28 GHz 电子回旋等离子体加速实验

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Idei;et al.,
• 通讯作者: et al.,

QUESTにおける斜めECE観測のアダプティブアレイ解析

QUEST 斜 ECE 观测的自适应阵列分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂井聖也;出射浩;他
• 通讯作者: 他

Adaptive Capon beamforming for lensless electron cyclotron emission imaging with high spatial resolution

用于高空间分辨率无透镜电子回旋发射成像的自适应 Capon 波束形成

• DOI: 10.1063/5.0101632
• 发表时间: 2022
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Idei H.;Fukuyama M.;Sakai S.;Mishra K.;Nishimura K.;Ikezoe R.;Onchi T.;Ido T.;Hanada K.
• 通讯作者: Hanada K.

九州大学 研究者情報

九州大学研究员信息

プリンストンプラズマ物理研究所(米国)

普林斯顿等离子体物理实验室（美国）