ヘリカルアンテナによるアルフベン波加熱の基礎的研究

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我々の研究の主な目的は、m=-1のMHD表面波を実験的に実証することであり、できれば共鳴及び加熱機構に関わるところまで実験をすすめることであった。我々が開発してきたヘリカルアンテナを用いて、m=-1モ-ドの波の励起を行なった(ヘリウムプラズマ,fci=1.1MHZ).実験の結果、驚くべきことに波の位相速度がプラズマの中心近傍では密度に依存したシアー・アルフベン波が、外側では依存しない固有モードが共存しながら伝播していることが判明した。このことより、外側を伝播するモードが、MHD表面波であることが期待される。そこでまず中心附近及び外側(r=4cm)での分散式をもとめた。その結果、明らかに中心附近では、シアアルフベン波の分散に従うが(表面波の存在で多少変形している)、4cmでの分散は、理論的に予想されていたようにω=3.93×【10^6】【S^(-1)】のあたりでマージングを起こしている。それ以上の振動数では、もはや固有振動が存在しない為局在モードのシアアルフベン波の分散に移っていくことがわかった。以上のことから、m-1の圧縮波の奇妙な、驚くべき分散時性が実証されたが、アージング近傍での表面波としての振舞いを実証するため波動の減衰距離を半径の関数としてもとめた。この結果マージング近傍の周波数の波の励起において、プラズマの表面に著しく減衰の小さい固有モードが伝播していることがわかった。さらにこのモードはプラズマ中のアルフベン共鳴ともカップルしていることもわかった。以上のことより、MHD表面波の実証が世界にさきがけて、行なわれ、この科研費の当初の目的はほぼ達成された。