超高密度プラズマ加熱に向けた電子バーンシュタイン波モード変換の物理機構の解明

阐明超高密度等离子体加热电子伯恩斯坦波模式转换的物理机制

• 批准号: 20J12617
• 负责人: 福山 雅治
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12617/
• 关键词: 電子バーンシュタイン波; モード変換; 輻射計測; プラズマ計測

本研究は球状トカマク実験装置(QUEST)において、ECW/EBWモード変換の逆過程を経て放射される輻射波の計測を行い、波動計算結果と比較する事により、EBW及びモード変換の物理機構を明らかにすることが目的である。研究遂行のためには、(1)非コヒーレント波の偏波が適切に計測できること(2)逆過程を経て放射される輻射波の強度の空間分布を適切に計測できることの２点が要求される。非コヒーレント波の偏波のために、受信システムにOrthomode Transducer(OMT)とソフトウエア無線機(SDR)を採用し、開発した計測システムを低電力試験にて動作確認をおこない、非コヒーレント波であっても適切に偏波が計測できることを確かめた。逆過程を経て放射される輻射波の強度の空間分布を計測のために、始めに予測される輻射波の強度の空間分布をマックスプランク研究所との共同研究によりレイトレーシングと呼ばれる計算手法で波動計算を用いてQUESTの典型的なパラメータでモード変換領域の推定を行った。この結果をもとに、キルヒホッフ積分コードを用いて適切なビーム径を持つ掃引可能な集光ミラーの設計を行い、有限要素解析ソフト（COMSOL）と3Dプリンターを用いて集光ミラーを印刷後、低電力試験を行い、シミュレーション結果と実測ともに集光ミラーが設計通りに動くことを確認した。本研究期間内に集光ミラー制作が間に合わずに、プラズマ実験は集光ミラーなしのOMTをアンテナとする計測のみとなった。輻射計測結果は、強度および位相は周波数依存性があること、位相の時間発展はランダムではなくプラズマの応答に合わせて変化することを確認した。今後は、計測システムに設計した集光ミラーを組み込み、オーバーデンス状態において輻射波の受信角分布を計測することにより、EBW及びモード変換の物理機構が明らかになることが期待される。

This study aims to clarify the measurement and comparison of radiation waves emitted by the spherical QUEST (QUEST), ECW/EBW conversion and inverse process, and the physical mechanism of the ratio calculation and conversion. (1) The partial wave of the non-cyclic radiation wave is measured properly.(2) The spatial distribution of the intensity of the radiation wave of the inverse process is measured properly. Non-cyclic wave polarization, reception mode, orthomode transducer (OMT) and software transmitter (SDR) are adopted, measurement mode, low power test mode, operation confirmation, non-cyclic wave polarization, measurement mode, measurement mode, and operation confirmation. The spatial distribution of the intensity of the radiation wave emitted by the inverse process is measured and predicted from the beginning. The spatial distribution of the intensity of the radiation wave is calculated by the calculation method of the ratio calculation. The typical calculation method of QUEST is used to estimate the transformation field. The results of this study include: (1) the integration of light into the system,(2) the application of light into the system,(3) the application of light into the system,(4) the finite element analysis solution (COMSOL),(5) the application of light into the system,(6) the application of light into the system,(7) the post-printing,(8) the low power test,(9) the application of light into the system,(8) the results of the system,(9) the application of light into the system,(9) the application of light into the system,(10) the application of light into the system,(11) the application of light into the system,(10) the application of light into the system,(11) the application of light into the system,(10) the application of light into the system,(11) the application of light into the system,(10) the application of light into the system,(11) the application of light into the system,(10) the system,(11) the application of light into the system,( During the study period, the concentration of light was measured by the time of production. The radiometric results confirm the dependence of the intensity and phase on the number of cycles. In the future, the design of measurement system, the collection of light, the combination of light, the state of light, the measurement of the reception angle distribution of radiation waves, the EBW and the physical mechanism of change are expected to be clear.

项目成果

Parametric Decay Wave Observation in HFS X-Mode Injection in QUEST

QUEST 中 HFS X 模式注入的参数衰减波观测

• DOI: 10.1585/pfr.15.2402063
• 发表时间: 2020
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: KOJIMA Shinichiro;ELSERAFY Hatem;HANADA Kazuaki;IDEI Hiroshi;IKEZOE Ryuya;NAGASHIMA Yoshihiko;HASEGAWA Makoto;ONCHI Takumi;KURODA Kengoh;NAKAMURA Kazuo;MURAKAMI Takahiro;FUKUYAMA Masaharu;KATO Ryoya;YONEDA Ryota;ONO Masayuki;EJIRI Akira;TAKASE Yuichi;MURA
• 通讯作者: MURA

Max-Planck-Institute for Plasma Physics(ドイツ)

马克斯普朗克等离子体物理研究所（德国）

Non-inductive plasma current ramp-up through oblique injection of harmonic electron cyclotron waves on the QUEST spherical tokamak

通过在 QUEST 球形托卡马克上倾斜注入谐波电子回旋波来实现非感应等离子体电流的提升

• DOI: 10.1063/5.0031357
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physics of Plasma
• 作者: T. Onchi; H. Idei;M. Fukuyama;D. Ogata;R. Ashida; T. Kariya;A. Ejiri;K. Matsuzaki;Y. Osawa;Y. Peng; S. Kojima;O. Watanabe; M. Hasegawa;K. Nakamura; K. Kuroda; R. Ikezoe; T. Ido;K. Hanada; N. Bertelli; M. Ono;and A. Fukuyama
• 通讯作者: and A. Fukuyama

球状トカマク装置QUESTにおける電子バーンシュタイン波輻射計の開発

球形托卡马克装置中电子伯恩斯坦波辐射计的研制 QUEST

• 发表时间: 2020
• 作者: 福山雅治;出射浩;Pavel Aleynikov;加藤凌哉;工藤倫大;武田康佑;河野香;井戸毅;大澤佑規;Peng Yi;江尻晶; 小島信一郎;池添竜也;恩地拓己;花田和明;長谷川真;黒田賢剛
• 通讯作者: 黒田賢剛