磁力線再結合現象を用いた非平衡プラズマ生成法の開発

利用磁场线复合现象开发非平衡等离子体产生方法

• 批准号: 14655105
• 负责人: 小野 靖
• 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 Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655105/
• 关键词: 磁力線再結合; 非平衡プラズマ; イオン加熱; 電子加熱; プラズマ加速; 電流シート; 可視光トモグラフィー; ベクトルトモグラフィー

16年度は、リコネクションのイオン加速・加熱特性を解明し、イオン温度が電子温度より高い非平衡プラズマ源、或いは安価な加速器への応用にめどをつけることができた。1次元および2次元ドップラー計測によれば、アウトフローで得られる最高速度は理論予測のアルベーン速度の80-100%であり、それが縦磁場の少ない場合はイオン粘性、縦磁場の大きい場合はファーストショックを介してイオン温度に変換されることが判明した。再結合磁場がゼロの異極性合体ではトロイダル方向の視線積分のドップラーシフトを直接計測・逆変換し、アウトフロー速度がアルベーン速度程度と速く、10cm位の大きなイオンラーマ半径程度のスケールにわたり、イオン粘性を介して急速なイオン加熱(0,5kGのスフェロマックに対して10MW程度)が発生していること、再結合磁場の倍程度の縦磁場のある場合は、アウトフロー速度自体の連度は落ちるものの、1-2cmのラーマ半径程度のスケールで電子密度、磁場、流速のジャンプが発生してファーストショックを介したイオン加熱が発生していることが判明した。ジャンプはランキン・ユゴニエ条件を満たしている。また、2次元静電プローブ計測を立ち上げて、リコネクション中に電流シート中心部の電子温度が周囲に比べて高くなることを明らかにした。不純物放射損失がまだ多いものの、シートコア部の電子温度はバルクプラズマの倍程度であり、縦磁場の大きいほど電子加熱が増加する。電流シートを上手に用いることで高電子温度型の非平衡プラズマが実現できることがわかった。縦磁場とインフロー速度の制御により、合体を用いたイオン温度・電子温度の自在に制御できることが明らかになり、大量粒子が加速できる安価な加速器、核融合プラズマ用急速イオン加熱源、高電子温度のプロセスプラズマ源の3つの方向で磁気リコネクションの非平衡プラズマ生成と応用について基本アイデアを取りまとめた。

16 annual は, リ コ ネ ク シ ョ ン の イ オ ン acceleration, heating characteristics を interpret し, イ オ ン が electronic temperature よ り high い non-equilibrium プ ラ ズ マ source, or い は Ann 価 な accelerator へ の 応 with に め ど を つ け る こ と が で き た. 1 yuan お よ び 2 dimensional ド ッ プ ラ ー measuring に よ れ ば, ア ウ ト フ ロ ー で have ら れ る top speed は theory to measure の ア ル ベ ー ン speed の 80-100% で あ り, そ れ が 縦 magnetic の less な い occasions は イ オ ン viscosity, large 縦 magnetic field の き い occasions は フ ァ ー ス ト シ ョ ッ ク を interface し て イ オ に ン temperature variations in さ れ る こ と が.at し Youdaoplaceholder0. Combining magnetic が ゼ ロ の heteropolarity fit で は ト ロ イ ダ ル の line of sight direction integral の ド ッ プ ラ ー シ フ ト を directly metering, inverse variations in し, ア ウ ト フ ロ ー speed が ア ル ベ ー と speed く ン speed degree, 10 cm の big き な イ オ ン ラ ー マ radius degree の ス ケ ー ル に わ た り, イ オ ン viscous を interface し て rapid な イ オ ン heating (0, 5 KG の ス フ ェ ロ マ ッ ク に し seaborne て 10 mw) が 発 raw し て い る こ と, combining magnetic field の times の 縦 magnetic の あ る は, ア ウ ト フ ロ ー speed of autologous の fall even degree は ち る も の の, 1-2 cm の ラ ー マ radius degree の ス ケ ー ル で electron density, magnetic field, the velocity の ジ ャ ン プ が 発 raw し て フ ァ ー ス ト シ ョ ッ ク Youdaoplaceholder0 mediate を た た <s:1> <s:1> heat が produce <s:1> て る る とが determine た た. ジ ャ ン プ は ラ ン キ ン · ユ ゴ ニ を エ conditions against た し て い る. ま た, 2 dimensional electrostatic プ ロ ー ブ measuring を stand on ち げ て, リ コ ネ ク シ ョ ン に current シ ー ト center department の electronic temperature が weeks 囲 に than べ て high く な る こ と を Ming ら か に し た. No impurity radiation loss が ま だ い more も の の, シ ー ト コ ア department の electronic temperature は バ ル ク プ ラ ズ マ の times degree で あ り, big 縦 magnetic field の き い ほ ど electronic heating が raised plus す る. Current シ ー ト を overhand に with い る こ と で type high electron temperature の non-equilibrium プ ラ ズ マ が be presently で き る こ と が わ か っ た. 縦 magnetic と イ ン フ ロ ー speed の suppression に よ り, fit を い た イ オ ン の comfortable temperature, electron temperature に suppression で き る こ と が Ming ら か に な が り, a large number of particles accelerate で き る Ann 価 な accelerators, nuclear fusion プ ラ ズ マ with rapid イ オ ン heating source, high electron temperature の プ ロ セ ス プ ラ ズ マ source の 3 つ の direction で magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ ン の The equilibrium プラズ と応 generates と応 using the に て て て basic ア デアを デアを to まとめた.

项目成果

鶴田, 小野, 桂井: "コンパクトトーラス合体実験装置TS-4における同極性および異極性合体の比較実験"電気学会論文誌A. 122-A・9. 840-848 (2002)

Tsuruta、Ono、Katsurai：“紧凑环面合并实验装置 TS-4 中同极和异极性合并的比较实验” 日本电气工程师学会会刊 A. 122-A・9 (2002)。

小野: "第二安定化に向かう高ベータ球状トカマク研究"プラズマ・核融合学会誌. 79・2. 144-151 (2002)

小野：“面向二次稳定的高β球形托卡马克研究”日本等离子体核聚变学会杂志79・2（2002年）。

村田, 小野: "トーラス合体を用いた磁気リコネクションジェットの実験的解析"電気学会論文誌A. 124-A・2. 62-67 (2004)

村田、小野：“使用环面合并的磁重联射流的实验分析”日本电气工程师学会会刊 A.124-A・2（2004 年）。

Y.Ono et al.: "High-Beta Characteristics of First and Second-Stable Spherical Tokamaks in Reconnection Heating Experiments of TS-3"Fusion Energy 2002. (予定).

Y.Ono 等人：“TS-3 重联加热实验中第一和第二稳定球形托卡马克的高 Beta 特性”Fusion Energy 2002。（计划中）。

球状トカマクの形状効果に関する数値解析

球形托卡马克形状效应的数值分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会論文誌A 124-A巻,2号
• 作者: 小川徹;木村俊郎;小野靖
• 通讯作者: 小野靖