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

超高功率融合加热高β球形托卡马克快速启动点火方法的研制

• 批准号: 20H00136
• 负责人: 小野 靖
• 金额: $ 28.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00136/
• 关键词: 合体加熱; 高ベータ化; 第二安定化; 球状トカマク; 点火; 核融合点火; 磁気リコネクション; リコネクション加熱; 絶対極小磁場配位; 絶対極小磁場

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。

The TS-6, TS-4U and ST-40 devices have been installed in the UK for a long time, and the capacity of the power supply system has been greatly increased. The control circuit has been equipped with high magnetic field. The heating system has been installed in the UK for a long time, and the heating system has been recorded for a maximum of 3keV. The control of heat generation in project 1 is to adjust the speed of heat generation, adjust the current, adjust the radius, reduce the pressure, increase the abnormal resistance, adjust the speed of heat generation in high speed, and combine the magnetic field with the 40% degree of heat generation. 2. The ratio of heating to recombination magnetic field is 2:1. The ratio of heating to recombination magnetic field is 2. The ratio is 2:1. The current compression is utilized to form a thermal pressure distribution and a thermal temperature distribution. 2. To determine the composition of the composite, the decomposition energy of 5mm and the substrate type magnetic field measurement, the temperature measurement of 480 ° C and the 2-D high-precision magnetic field measurement, the X-ray temperature measurement and the 2-D temperature distribution measurement, the temperature measurement and the thermal pressure distribution measurement of the main body. The negative magnetic field distribution and the minimum magnetic field distribution are consistent with each other. The second stable state is established when the stable state is resolved. Unstable control is the first step in the process. In the next year, the particle incidence distribution of the kinetic theory is controlled, and the stability is ensured. The incidence angle of the neutral particle incidence device can be changed, and the output increase is started.

项目成果

Investigation of Quadrupole Potential Dependency on Reconnecting Magnetic Field during Tokamak Merging / Reconnection

托卡马克并合/重联过程中四极子势对重联磁场依赖性的研究

• DOI: 10.1541/ieejfms.143.63
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials
• 作者: Tanaka Haruaki;Cai Yunhan;Tanabe Hiroshi;Ono Yasushi
• 通讯作者: Ono Yasushi

Two-dimensional resistive MHD simulation of the optimized plasma formation in the spherical tokamaks

球形托卡马克中优化等离子体形成的二维电阻 MHD 模拟

• DOI: 10.1088/1741-4326/abebce
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: Tara Ahmadi;Hiroshi Tanabe and Yasushi Ono
• 通讯作者: Hiroshi Tanabe and Yasushi Ono

高ガイド磁場リコネクション実験における 電流シートのブロブ構造

高导磁场重联实验中电流片的团块结构

• 发表时间: 2020
• 作者: Q. Meng;E. Hiyama;A. Hosaka;M. Oka;P. Gubler;K.U. Can;T.T. Takahashi;H.S. Zong;Toshinori Mori;秋光萌, 曹慶紅, 蔡雲漢, 田中遥暁, 三木景介, 染谷諒, 小野靖
• 通讯作者: 秋光萌, 曹慶紅, 蔡雲漢, 田中遥暁, 三木景介, 染谷諒, 小野靖

粒子シミュレーションによる磁気リコネクション加熱機構研究の進展

粒子模拟磁重联加热机理研究进展

• 发表时间: 2020
• 作者: 宇佐見俊介;堀内利得;大谷寛明
• 通讯作者: 大谷寛明

MR2022国際会議

MR2022国际会议

• 发表时间: 2022