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

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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。