Control of Energetic-Particle-Driven MHD Instabilities by External Actuators

通过外部执行器控制高能粒子驱动的 MHD 不稳定性

• 批准号: 22H00117
• 负责人: 長崎 百伸
• 金额: $ 23.21万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00117/
• 关键词: 高エネルギー粒子; MHD不安定性; ECH/ECCD; 閉じ込め磁場配位

磁場閉じ込め核融合プラズマにおいて、核融合反応によって生成されるアルファ粒子や加熱用中性粒子ビームといった高エネルギー粒子（energetic particle, EP）を良好に閉じ込めることは、加熱効率を向上させ、高性能炉心プラズマの生成・維持するために重要な課題である。本研究では、炉心プラズマ閉じ込めの劣化やプラズマ対向壁の損傷を引き起こすEP励起MHD不安定性を克服するため、電子サイクロトロン共鳴加熱・電流駆動(ECH/ECCD）や回転変換などの磁場配位パラメタといった外部制御が可能なアクチュエータを組み合わせることで大型実験装置や原型炉に外挿可能なEP励起MHD不安定性の制御手法を開発する。また、複数のアクチュエータによってEP励起MHD不安定性の励起・減衰の物理機構を明らかにし、EPが駆動する測地線音波モード（EGAM）によるバルクイオンの直接加熱を試みる。EP励起MHD不安定性の励起・減衰の物理過程を理解するためには、AEの空間構造を実験的に求めることが重要となる。今年度は、AEの空間構造の特性に合わせた局所揺動計測システムを開発した。巨視的アルヴェン固有モード（GAE）、ベータ駆動アルヴェン固有モード（BAE）といったAEはコアプラズマの広い領域にわたり励起されため、それらのモード計測のためにコアプラズマ領域の局所的な揺動計測が可能なECEラジオメータを開発した。また、高エネルギー粒子モード（EPM）はプラズマ周辺領域に局在的に励起されるため、周辺領域での空間構造計測に適しているマイクロ波反射計システムを開発した。

在磁场限制核融合等离子度中，正确限制高能颗粒（EPS）（例如α颗粒和中性粒子束）是由核融合反应产生的，这对于提高加热效率以及产生和维持高绩效反应器核心血浆非常重要，这一点很重要。在这项研究中，为了克服引起恢复核心血浆限制和对等离子体胃口壁的损害的兴奋性MHD不稳定性，我们将开发一种控制方法，用于epeSESCITITIT MHD MHD不稳定，该方法可以通过将大型实验设备或原型反应器与外部控制者相结合，例如可以将其额外溶于大型实验设备或原型电源，例如，例如外部的磁反应器，例如外部对立的磁反应器，共振加热，电流驾驶（ECH/ECCD）和旋转转换。此外，多个执行器揭示了EP激发和EP激发MHD不稳定性的激发和衰减的物理机制，并尝试使用EP驱动的测量声音模式（EGAM）直接加热散装离子。为了理解激发和兴奋的MHD不稳定性的物理过程，实验确定AE的空间结构很重要。今年，我们开发了一个局部振荡测量系统，该测量系统与AE的空间结构的特征相匹配。由于诸如宏观Alfen eigenmodes（GAE）和Beta驱动的Alfen Alfen eigenmodes（BAE）之类的AE对核心等离子体的广泛区域感到兴奋，因此我们开发了一个ECE辐射表，可以测量这些模式测量核心等离子体区域的局部振荡。此外，由于高能颗粒模式（EPM）在血浆周围的区域局部激发，因此我们开发了一个微波反射仪系统，适用于测量周围区域周围区域的空间结构。

项目成果

磁場閉じ込め実験装置ヘリオトロンJで観測された統計加速の特徴

磁场约束实验装置Heliotron J观测到的统计加速度特征

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林進二;永岡賢一; 長﨑百伸;稲垣滋;伊藤龍志;大垣英明;紀井俊輝;全炳俊;藤田智大;山戸瞭雅;岡田浩之;大島慎介;門信一郎;南貴司;木島滋;水内亨
• 通讯作者: 水内亨

3次元磁場配位におけるプラズマ閉じ込め・輸送研究

三维磁场配置中的等离子体约束与输运研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 長﨑百伸;他
• 通讯作者: 他

CIEMAT/Carlos III University(スペイン)

CIEMAT/卡洛斯三世大学（西班牙）

Kharkiv Inst. Science and Technology(ウクライナ)

哈尔科夫科学技术学院（乌克兰）

ヘリオトロンJ周辺部磁気島領域の径電場分布計測

Heliotron J周围磁岛区域径向电场分布测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮下 顕;大島慎介;的池遼太;鈴木琢土;小林進二;門 信一郎;南 貴司;水内 亨;木島 滋;岡田浩之;稲垣 滋;長﨑百伸
• 通讯作者: 長﨑百伸