ゼロ回転変換面を有するヘリカル磁場配位によるMHD安定性と閉じ込め特性の改善

ヘリカル装置において、ヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にプラズマ電流を誘起して、中心部にゼロあるいは負の回転変換を有する磁場配位の実現を目指す。このような配位のプラズマコア部では、回転変換の低減により大きなShafranovシフトが誘起されプラズマコア部に深い磁気井戸の形成が期待されるとともに周辺部に非常に大きな磁気シアが実現できる。このような好ましい特徴を有する磁場配位のMHD安定性と閉じ込め特性への影響を調べた。LHDにおいては、磁気軸位置R_<ax>=3.75mの配位でトロイダル磁場Bt〜0.8-1.5Tにおいてヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にNBI駆動電流を流し、プラズマ中心部にゼロあるいは負の回転変換領域が形成されるか、動的シュタルク効果(MSE)測定やMHDモード分布測定により確認をめざした。放電パルスが3秒程度で磁場拡散時間の2-3倍程度でしかもプラズマ電流が増大し続け、十手以上に達するまでには至らなかった。このためMSE計測の結果は、回転変換がプラズマ周辺部が主として減少し、中心部ではむしろ若干増加していることを示唆した。有効に中心部の回転変換を低下させるため、トロイダル磁場を1T以下とし電子温度を低下させ電流の内部への拡散を促進させ、かつcounter電流を相対的に増加させるため|Ip|/Btをできるだけ大きく(たとえば、150kA/Tより大きく)なるように今後の実験を進める必要がある。このような大きな逆方向電流を有するプラズマでは、モード数がm=0/n=0で1kHz以下の低周波揺動が観測された。また、トロイダルモード数がn=0のグローバルアルヴェン固有モード的振動が多数観測された。また、100kHzにいたるまで10数高調波を伴うMHD揺動も観測された。

ヘリカル装置において、ヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にプラズマ電流を誘起して、中心部にゼロあるいは負の回転変換を有する磁場配位の実現を目指す。このような配位のプラズマコア部では、回転変換の低減により大きなShafranovシフトが誘起されプラズマコア部に深い磁気井戸の形成が期待されるとともに周辺部に非常に大きな磁気シアが実現できる。このような好ましい特徴を有する磁場配位のMHD安定性と閉じ込め特性への影響を調べた。LHDにおいては、磁気軸位置R_<ax>=3.75mの配位でトロイダル磁場Bt〜0.8-1.5Tにおいてヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にNBI駆動電流を流し、プラズマ中心部にゼロあるいは負の回転変換領域が形成されるか、動的シュタルク効果(MSE)測定やMHDモード分布測定により確認をめざした。放電パルスが3秒程度で磁場拡散時間の2-3倍程度でしかもプラズマ電流が増大し続け、十手以上に達するまでには至らなかった。このためMSE計測の結果は、回転変換がプラズマ周辺部が主として減少し、中心部ではむしろ若干増加していることを示唆した。有効に中心部の回転変換を低下させるため、トロイダル磁場を1T以下とし電子温度を低下させ電流の内部への拡散を促進させ、かつcounter電流を相対的に増加させるため|Ip|/Btをできるだけ大きく(たとえば、150kA/Tより大きく)なるように今後の実験を進める必要がある。このような大きな逆方向電流を有するプラズマでは、モード数がm=0/n=0で1kHz以下の低周波揺動が観測された。また、トロイダルモード数がn=0のグローバルアルヴェン固有モード的振動が多数観測された。また、100kHzにいたるまで10数高調波を伴うMHD揺動も観測された。