ヘリカル磁気軸系におけるプラズマ閉じ込めの実験的研究

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本年度の研究補助金で、中心導体コイルを設置し、ヘリアツク磁界配位が得られるように改造した。得られた成果:1.本実験で使用した装置は大半径48cm、ピッチ数4の閉じたら線を磁気軸とするヘリアックで、プラズマ断面はビーン型の非円型である。プラズマ半径は5-8cm、トロイダル磁界は3kgである。2.ヘリカル系ないしはヘリカル軸系と呼ばれる系では、磁気面の存在がプラズマの閉じ込め(平衡)に密に関係しているので、まず磁気面が所期の目標通りに得られているかどうか実験的に確かめることが極めて重要である。本実験では電子ビームを用いて磁気面の測定を行った。1-(1)電子ビーム・マッピング法:7.5ev、1マイクロ秒のパルス状電子ビームを入射し別の面で何処に現れるかを測定して磁気面を逐一描いていく。同時に回転変換角も測定できる。この方法による結果は電子計算機による数値解析ともよく合うことが確かめ得た。1-(2)同じく電子ビームによる等価抵抗-容量法:この方法は磁気面測定法として、我々が新たに開発した手法であり、マツピング法に比べて測定時間と労力が格段に少なくてすむ方法である。この原理は、ある場所で電子ビームを入射すると、その面上にある磁気面上に電子ビームは蓄積されていく。この電荷群は放電容壁との間に電気容量を形成すると共に、電子の壁への漏洩があり、即ち抵抗が存在する。この抵抗と容量を電子ビームのパルス波形から求め、等抵抗(又は等容量)面をプロットすることによって磁気面を得る。この方法による磁気面も数値解析の結果とよく一致し、東北大ヘリアツクは所期の目標通りの磁気面が得られていることが確認できた。3.245GHzのマイクロ波(3kw、3msパルス)を用いてECRH法により、プラズマを成形した。ラングミア・プローブの測定では、プラズマが磁気面内に生成され、ボーム拡散によって決まる閉じ込め時間の20倍の閉じ込め時間を得た。