Development of Rapid Startup and Ignition Method for High-Beta Spherical Tokamaks by Use of Ultra-High Power Merging Heating

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東京大学球状トカマク合体実験TS-6，同TS-4Uの電源系の容量拡大と制御回路整備，コイルの高磁場化は完了し，英国ST-40装置も加えた中型３装置による高磁場・高出力リコネクション加熱実験を行い，既に最大3keVに達するリコネクションのみによるイオン加熱を記録した。課題１のリコネクション加熱の制御では，インフロー速度を調整して電流シートをイオンラーマ半径程度まで圧縮すると異常抵抗が急増し，高速リコネクションがオンされて，再結合磁場の40％程度がイオンの運動熱エネルギーに変換されるとわかった。まさにリコネクション加熱による再結合磁場の2乗に比例し，核融合点火に適した高出力加熱が得られるが，一方，電流シートをイオンラーマ半径まで圧縮しないと加熱エネルギーは再結合磁場の10%以下で，こちらはヘリシティー注入・電流駆動に最適な運転となる。電流シート圧縮を利用して，自在な熱圧力分布，イオン温度分布形成が可能になってきた。課題２の合体生成された高ベータSTの把握については，開発した分解能5mmのプリント基板型磁気プローブ計測，480チャンネルの２次元高精細ドップラーイオン温度計測，Ｘ線カメラの２次元エネルギー分布計測によれば，イオン温度主体のホローな熱圧力分布の計測が進み，負磁気シア分布や絶対極小磁場分布の成立条件が次第に明らかになり，堀内らの粒子シミュレーションの分布と定性的に一致する。安定解析コード解析によれば，バルーニングモードに対する第2安定状態が成立することがわかった。不安定制御にも着手し，バルーニングモードと思われる高ｎモードの磁場揺動とそれにともなうプラズマ放出がクリアに検出されている。次年度の運動論的粒子入射による分布制御や高ベータトカマクの安定性確保に向けて独自開発のワッシャーガン型高出力パルス中性粒子ビーム入射装置を入射角度可変で装着し，出力増強を開始した。