新古典輸送効果およびプラズマ境界形状を考慮したトーラス系磁場の配位最適化の理論研究

点击翻译按钮获取中文摘要

トーラス系磁場配位によるプラズマ閉じ込めの理論的最適化を追求している。MHD平衡が、境界値問題であることを鑑みて、プラズマ境界形状とMHD平衡、特に、磁場スペクトルの変化に着目して、理論的最適化の基礎的研究を行った。プラズマ境界のヘリカル変形、三角変形、立体磁気軸化が磁場スペクトルとどのように関連しているか系統的に調べ、その結果について、“Realization and Classification of Symmetric Stellarator Configurations through Plasma Boundary Modulations"(NUCLEARFUSION誌)において発表した。この基礎的研究により、準軸対称、準ヘリカル対称のステラレータを形成するおよそのガイドライン(必要なプラズマ境界変形、望ましいアスベクト比、トロイダル周期数など)を得ることができた。これは、今後、様々な物理特性を考えながら磁場配位の最適化を大規模計算によって行っていく上で、その見通しをよくするために必要不可欠な知見である。さらに、オリジナルな配位として、準ポロイダル対称配位形成の可能性を示した。また、準対称磁場配位よりも磁場スペクトルの観点からの拘束ガ小さく、かつ、捕捉粒子でさえ、案内中心が磁気面から逸脱しないという“準等磁場系配位"が、ドイツ、米国などで検討されている。磁場構造を2次元化するのではなく、3次元性を保ったままで粒子軌道閉じ込めを改善できる可能性があり、この場合、その他の物理特性(MHD、新古典輸送など)を最適化する自由度が高まる。ドイツのJ.Nuhrrenberg博士らとの議論を通じて、上で述べた準ポロイダル対称配位と準等磁場系配位との関連が明らかになりつつある。準対称系磁場配位、準等磁場系磁場配位など、世界各地で進展しつつある“ヘリカル系磁場配位の新概念"を、プラズマ・核融合学会誌の解説記事として発表した。