WT-3 トカマクにおける高効率電子加熱

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1.WT-3トカマクにおいて、低域混成派電流駆動(LHCD)プラズマ中のバルクプラズマの熱拡散係数xeが、ある低域混成派入射電力を越えると突然に小さくなり、閉じ込めが良くなることがこれまでの計測でわかっている。この時、中心の電子温度はオーミック加熱プラズマに比べて低くなっているが、これはバルクプラズマに注入される電力の減少によるものと考えられる。本研究ではバルクプラズマに直接電力を注入できる電子サイクロトロン加熱(ECH)を用いて電子加熱を行い、閉じ込めの改善と加熱効率の関係を調べた。以下に結果を示す。(1)リミター位置での安全係数q_L=3.7の場合オーミック加熱(OH)入射電力よりも小さいLH電力を重畳すると鋸歯状振動の周期が延びる。LH入射電力を増加させると鋸歯状振動は抑制され、m=1の構造を持つMHD振動が現れ、xeはOHプラズマの1/3程度に減少する。さらにLH入射電力を増加させるとMHD振動も抑制される。OHプラズマにECH電力200kWを注入し、プラズマの中心を加熱するとプラズマ中心での電子温度が0.25-0.3keVから0.4keVまで上昇した。一方、xeが減少し、鋸歯状振動もMHD振動も抑制されたLHCDプラズマにECHを重畳すると中心電子温度は0.2-0.25keVから0.8keVに上昇した。加熱効率(eta=△Te・ne・R/P_<LH>:△Teは電子温度の上昇分、neは電子密度,Rはトーラスの大半径、P_<LH>が低域混成波入射電力)は0.5-0.75(keV・10^<19>/MW)から3.0まで改善された。リミター位置での安全係数q_L=7.0の場合OHプラズマ中に鋸歯状振動は存在しないが、LH入射電力があるしきい値を越えるとxeは1/3に減少する。xeの減少していないLHCDプラズマ(入射LH電力は95kW)とxeが減少したLHCDプラズマ(105kW)にそれぞれECHを重畳して電子温度の変化を調べた。xeの減少していないLHCDプラズマの場合は中心電子温度が0.2keVから0.35keVに変化し,xeの減少している場合は0.2keVが0.75keVに上昇した。このことは僅かなLH入射電力の差でxeの値に大きな差が生じ、電子加熱の高効率化が起こっていることを示している。