時空相関法によるアルヴェン固有モード内部構造計測

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本研究の目的は、新しいマイクロ波反射計システムを構築し、アルヴェン固有モードの空間構造を直接計測することである。将来の核燃焼プラズマにおいて、プラズマ閉じ込め特性に大きな影響を与え重要となるアルファ粒子励起アルヴェン固有モードなどのMHD不安定性の物理的な理解を深めるため、アルヴェン固有モードのプラズマ中における空間構造を計測する手法の開発を行った。マイクロ波を用いた時間・空間分解能の高い局所計測器を準光学理論を用いた角度可変型アンテナの開発や相関解析手法の適用により開発し、プラズマ内部における半径方向・ポロイダル方向の相関データ取得を目指した。今年度は、送受信角度可変のアンテナ光学系を製作し、これを大型ヘリカル装置(LHD)の真空容器内部に設置しポロイダル相関計測の開発を行った。製作した光学系では、真空容器外部から伝搬されたマイクロ波をコルゲート導波管によって低損失伝送し、プラズマ中心で焦点を持っように準光学設計した集光ミラーによって、プラズマ中へと放射されるようになっている。ビーム径には波長依存性があり、本研究で使用するVバンド領域では、約30mmとなることを確かめた。この新しいアンテナシステムによってLHDプラズマにおける反射信号を得ることができるように信号調整を行い、その結果、アルヴェン固有モードによる揺動信号を観測することに成功した。そして、既存のアンテナ系を用いた信号との相関解析により、ポロイダル相関に関するデータを取得することができた。本研究により、アルヴェン固有モードの物理機構をより深く知ることができる計測手法を得ることができた。