電流シート構造の二次元詳細計測によるプラズマ加熱機構の解明

通过对当前片状结构进行二维详细测量来阐明等离子体加热机制

• 批准号: 19J22036
• 负责人: 秋光 萌
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J22036/
• 关键词: 磁気島; プラズモイド; blob; リコネクション加熱機構; 磁気再結合; プラズマ診断; 高精細二次元計測; 非定常リコネクション; 磁気リコネクション; プラズマ合体; 電流シート; リコネクション加熱; 磁気プローブ; 二次元トムソン散乱計測

本年度は，球状トカマク実験装置TS-6での電流シート付近の二次元高精細磁場計測を行い電流シートでのBlobやプラズモイドの生成放出の加熱効果を検証した。合体プラズマ実験において内部コイルのクローバーをかける時間を変更しインフロー速度を変化させた実験を行い、インフロー速度によるプラズモイドの形成の発展を明らかにした。インフローガイド磁場が高い場合インフロー速度が大きいと、インフロー束＞アウトフロー束によるパイルアップによって電流シートの電流密度が上昇し、電流シート層が厚くなり、複数のBlob（電流密度の塊）が形成される。イオンドップラー分光計測によりイオン温度の上昇を同時に計測したところBlob放出速度が速い場合のほうがイオン温度が上昇していた。コロナの影響で海外渡航や現地実験の遅れのため計画の一部の大型装置での検証を行うことができなかった。本研究を通して、ブロブはパイルアップ、不均一磁場（電流シートの曲がりによるもの）、不均一インフローなどが原因で生成され、プラズモイドやブロブが放出されるとリコネクション電界上昇がみられリコネクションが高速化される。リコネクション磁場やインフローを変えて実験を行いプラズモイドやブロブの放出の様子（大きさ・放出速度）によりリコネクションのタイムスケールが変わることが分かった。これによりパイルアップしたプラズマの塊が高速に放出されることによりリコネクションが高速化することを示している。プラズモイドによってリコネクションが高速化する場合、イオン温度や電子温度の上昇も見られ、プラズモイドリコネクションによるリコネクション加熱が実証できた。

は this year, globular ト カ マ ク be 験 device TS - 6 で の current シ ー ト pay nearly の secondary yuan fine high magnetic field measuring line を い current シ ー ト で の Blob や プ ラ ズ モ イ ド の generated release の heating working fruit を 検 card し た. Fit プ ラ ズ マ be 験 に お い て internal コ イ ル の ク ロ ー バ ー を か け る time を - more し イ ン フ ロ を ー speed variations change さ せ た be 験 を い, イ ン フ ロ ー speed に よ る プ ラ ズ モ イ ド の form の 発 exhibition を Ming ら か に し た. イ ン フ ロ ー ガ イ ド high magnetic field が い occasions イ ン フ ロ ー speed が big き い と, イ ン フ ロ ー beam > ア ウ ト フ ロ ー beam に よ る パ イ ル ア ッ プ に よ っ て current シ ー ト が rise し の current density, current シ ー ト が thick く な り, plural の Blob (current density の block) が form さ れ る. イ オ ン ド ッ プ ラ ー spectrometer measuring に よ り イ オ ン temperature rising の を に at the same time measuring し た と こ ろ Blob release speed が speed い occasions の ほ う が イ オ ン temperature rising が し て い た. コ ロ ナ の influence で overseas tayouan や in situ be 験 の 遅 れ の た め project の a large device で の の 検 line card を う こ と が で き な か っ た. This study を tong し て, ブ ロ ブ は パ イ ル ア ッ プ uneven, a magnetic field (current シ ー ト の qu が り に よ る も の), uneven イ ン フ ロ ー な ど で が reasons generated さ れ, プ ラ ズ モ イ ド や ブ ロ ブ が release さ れ る と リ コ ネ ク シ ョ ン electricity industry rising が み ら れ リ コ ネ ク シ ョ ン high speed が さ れ る. リ コ ネ ク シ ョ ン magnetic や イ ン フ ロ ー を - え て be 験 を line い プ ラ ズ モ イ ド や ブ ロ ブ の release の others child (large き さ release speed) に よ り リ コ ネ ク シ ョ ン の タ イ ム ス ケ ー ル が - わ る こ と が points か っ た. こ れ に よ り パ イ ル ア ッ プ し た プ ラ ズ マ の block が high-speed に release さ れ る こ と に よ り リ コ ネ ク シ ョ ン high speed が す る こ と を shown し て い る. プ ラ ズ モ イ ド に よ っ て リ コ ネ ク シ ョ ン high speed が す る occasions, イ オ ン や electronic temperature rise の も see ら れ, プ ラ ズ モ イ ド リ コ ネ ク シ ョ ン に よ る リ コ ネ ク シ ョ ン heating が card be で き た.

项目成果

Plasmoid and blob structure of current sheet in TS-6 torus plasma merging experiment

TS-6环面等离子体合并实验中电流片的等离子体团和斑点结构

• 发表时间: 2019
• 作者: M. Akimitsu;Q. Cao;K. Miki;H. Tanabe;Y. Ono
• 通讯作者: Y. Ono

Development of High-Resolution 2D Magnetic Probes Using Printed Circuits

使用印刷电路开发高分辨率 2D 磁探针

• 发表时间: 2019
• 作者: M. Akimitsu;Q. Cao;K. Miki;H. Tanabe;Y. Ono;Moe Akimitsu
• 通讯作者: Moe Akimitsu

Plasmoid Formation and Ejection in TS-3U Merging Tokamaks Experiment

TS-3U 合并托卡马克实验中等离子体团的形成和喷射

• 发表时间: 2020
• 作者: M. AKIMITSU;Q. CAO;Y. CAI;K. MIKI;H. YAMAGUCHI;S. KAMIYA;R. SOMEYA;H. TANAKA1;Y. ONO
• 通讯作者: Y. ONO

磁場とイオン温度の高精細二次元計測を用いた電流シート中のプラズモイド生成の実験的検証

使用磁场和离子温度的高清二维测量来实验验证电流片中等离子体团的产生

• 发表时间: 2019
• 作者: 秋光萌;田中遥暁;三木景介;田辺博士;小野靖,
• 通讯作者: 小野靖,

Investigation of fine structure formation of guide field reconnection during merging plasma startup of spherical tokamak in TS-3U

TS-3U球形托卡马克合并等离子体启动过程中引导场重联精细结构形成研究

• DOI: 10.1088/1741-4326/ab1cdf
• 发表时间: 2019
• 期刊: Nuclear Fusion
• 影响因子: 3.3
• 作者: Tanabe H.;Cao Q.;Tanaka H.;Ahmadi T.;Akimitsu M.;Sawada A.;Inomoto M.;Ono Y.
• 通讯作者: Ono Y.