アルベンイオンサイクロトロン不安定性と温度非等方性緩和の研究

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本研究の目的は、ミラー磁場中でのイオンサイクロトロン周波数近傍(ICRF)の高周波による共鳴加熱の結果、磁力線方向と垂直方向でイオン温度が非等方となり、これに起因して自発励起されるアルベンイオンサイクロトロン(AIC)不安定性に関して、その波動としての性質を解明するとともにプラズマに与える影響を明らかにすることである。当該研究を実行する背景には、プラズマ中に自発励起されるアルベン波動が将来の核融合プラズマにおけるα粒子等高エネルギー粒子に強い影響を及ぼすことの理論的予想がある。ガンマ10実験においては、AIC波動が現存する理論で予測されるより十分に小さなパラメタ領域で観測されている。磁気プローブによるAIC波動の信号を大容量のメモリーを持つAD変換器(購入備品)と記憶装置(購入備品)を用いて多角的に解析を行った結果をもとに、磁力線方向の空間構造を考えた固有モード励起モデルを新たに提案して波動励起の実験的条件が説明できることを示した。(投稿論文を準備中)プラズマに及ぼす影響については、ミラー中央面に設置した多チャンネルの2次電子検出器を用いてイオンのピッチ角分布を測定し、AIC波動励記に起因して磁力線に直角方向の高エネルギーイオン束の減少、磁力線方向のイオン束の増加を観測した。これは、AIC波動により温度非等方性が緩和されることを示している。理論的予測や計算機によるシミュレーションでは報告されているが、実験室プラズマにおいて直接的に観測したことは初めてである。この結果については、Phys.Rev.Lett.誌に掲載された。