異極性プラズマ合体によるコンパクトトカマク急速加熱法の研究

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本研究は、アスペクト比が1.5程度以下の球状トカマク(コンパクトトカマク、あるいは低アスペクト比トカマクとも呼ばれる)に関して、その高β(β=プラズマ圧力と磁気圧力の比)化を目的とし、初期生成加熱法に従来の変流器コイルに頼らない新方式の異極性プラズマ合体法を適用してプラズマが果たして加熱されるのか、この点を実験によって確認することにある.具体的には、コンパクトトーラス生成合体実験装置として外部平衡磁界付TS-3装置、および磁束保存容器付TS-4装置を用い、それらの内部に中心導体を設置して外部トロイダル磁界を印加し、軸方向に隣接した1対の異極性(トロイダル電流は同方向であるがトロイダル磁界は逆向き)球状トカマック/RFP(逆転磁界ピンチ)を生成し、両者を合体させる.この軸対称合体において両者のトロイダル磁束が互いに打ち消し合って消滅し、その過程を通してプラズマ加熱効果が生じて高βプラズマの生成が期待される。異極性合体による加熱は、本研究以前において外部トロイダル磁界のない場合においてFRC配位(逆磁場配位)生成として実証ずみであったが、本研究において外部トロイダル磁界を加えてトカマク領域の実験を行った結果、種々の問題が生じることが判明した.特に初期に生成するRFP側は、相手のトカマク側よりも安定性と寿命の点で劣っており、対等に合体させてトロイダル磁界を消滅させるには相応の強い磁界を初期段階でRFP側に注入しておく必要性が明らかになった。このような検討を通して高β球状トカマクの生成を可能とする条件を明らかにすることができた。