ヘリカルプラズマにおける電磁波反射法のシミュレ-ション実験

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本研究では、電磁波反射法を次期大型ヘリカル装置に適用する場合の問題点を明らかにすることを目的として、シアのアるプラズマ中での電磁波の波動伝搬解析を行った。現有装置への適用の可能性も考慮し数値解析では、京大ヘリオトロン核融合研究センタ-のヘリオトロンE装置を対象とした。電磁波の伝搬解析の計算では、幾何光学近似の成り立つカットオフ点近傍までを扱い、ポアンカレ球表示による偏波べクトルを伝搬路に沿って数値積分し求める手法を用いた。入射波は直線偏波をもつものとし、電界べクトルの向きをト-ラス軸に平行にあるいは垂直にした場合をまず解析した。この時、入射波電界はプラズマ中を伝搬しながら回転角および楕円度を大きく変化させカットオフ点に至ることがわかった。したがって正常波モ-ドでの反射計でこのような入射波電界を用いた場合には、カットオフ点で磁場に垂直な成分はそのまま透過し、プラズマ内部に存在する異常波モ-ドのカットオフ点に至り、そこで再び反射される可能性があることを見出した。この場合の対策としては、人射波電界をプラズマ境界での磁場の向きに対して、純粋に正常波、あるいは異常波モ-ドとなるように調整することによって振動の幅を小さく抑えることができ、カットオフ点を通過する成分を無視できるレベルにまで軽減することができることを示した。また本研究では、偏光測定と組み合わせることにより、プラズマ境界で測定される回転角の値から逆にプラズマ内部での局所磁場の方向を求める手法の検討を行った。予め、電子密度および磁場強度の空間分布が正常波および異常波を用いた反射計により既知であるとし、数値計算で得られたプラズマ境界での反射波電界の回転角を観測値と見立て、プラズマ境界から逐次微小量だけ内部での局所磁場の方向を求めた。現在、計算誤差の異積効果をなくす計算手法を開発中であり、その結果が期持される。