トーラス型非中性プラズマトラップの平衡と閉じ込め特性に関する実験的研究

环面型非中性等离子体阱平衡与约束特性实验研究

• 批准号: 02J08377
• 负责人: 齋藤 晴彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J08377/
• 关键词: 非中性プラズマ; トロイダル電子プラズマ; 径方向電場; プラズマ流; 電子入射; Proto-RT; 電子プラズマ; トーラス電子プラズマ; diocotron不安定性; トロイダル磁気面配位

昨年度までに引き続き,内部導体型・トロイダル磁気面配位系であるProto-RT (Prototype-Ring Trap)装置において,内部自己電場を持つプラズマの実験研究を行った.トロイダル純電子プラズマを使用した実験においては,閉じ込め時間のより定量的な計測を目的として,鏡像電荷の積分によるプラズマ電荷計測系を導入し,トーラス系における電子プラズマの閉じ込め時間の背景圧力や磁場強度に対する詳細なスケーリングの測定を行った.これにより,トロイダル磁気面配位が非中性プラズマに対して良好な閉じ込め性能を示し,閉じ込め時間は中性粒子との衝突による古典拡散に到達する事が明らかになった.また,静電揺動の多点計測により,波動伝播方向等の諸特性の計測を行った.Dipole磁場に対してトロイダル磁場を追加する事により,電場磁場双方に対して垂直方向に伝播する等のdiocotron modeの特性が確認された.13.56MHz RFによる水素プラズマを用いた実験では,誘導結合型アンテナによるプラズマ生成を行う事により,従来の容量結合型アンテナの使用時と比較して,装置内部のより広い範囲に3kV/m程度の径方向電場を生成した.対応するE×Bドリフト速度は10^5m/s程度であり,イオン音速を超えるトロイダルプラズマ流が形成されたものと考えられる.また,電極によるバイアスと合わせてプラズマ中への電子入射の効果に関しても空間電位等の計測実験を行った.これらの研究を通して,トロイダル磁気面配位における内部電場構造を持つプラズマの特性に関して基礎的な理解が得られたものと考えられる.なお,プラズマの平衡に対する流れの動圧の効果を実験的に明らかにする事を目標として,プラズマ密度の向上とAlfven速度の低下を実現する為の磁場強度上昇試験を開始しており,現在までに磁場コイルの通電試験と2.45GHz RFの発振試験を完了した.

In the past year, the internal conductor type magnetic surface coordination system has been developed into Proto-RT (Prototype-Ring Trap) devices, and the internal electric field has been studied. The pure electron charge measurement system is introduced into the system, and the background pressure and magnetic field strength of the electron charge measurement system are measured in detail. The magnetic surface coordination is non-neutral, and the collision between neutral particles and classical dispersion is good. The characteristics of diotron mode such as electrostatic multi-point measurement, ratio propagation direction, etc. are measured.Dipole magnetic field is added to the magnetic field. The characteristics of diotron mode such as electric field and magnetic field are confirmed. The characteristics of 13.56 MHz RF are used to measure the water element. Compared with the use time of the capacity combination type, the radial electric field of 3kV/m is generated inside the device. E×B velocity is about 10^5 m/s. The effect of electron incidence on the measurement of space potential, etc. The study of this topic is based on the investigation of the internal electric field structure of the magnetic field surface coordination and the fundamental understanding of its characteristics. The test for increasing the magnetic field strength due to the increase in the density and the decrease in the velocity of the Alfven has been started. The test for increasing the magnetic field strength due to the increase in the density and the decrease in the velocity of the Alfven has been completed.

项目成果

H.Saitoh et al.: "Control of Equilibrium Structure of a Toroidal Non-neutral Plasma in Proto-RT"Proceedings of 11th international congress on plasma physics. (発刊予定.発表内容は概要集p377).

H. Saitoh 等人：“Proto-RT 中环形非中性等离子体的平衡结构的控制”第 11 届国际等离子体物理学大会论文集。

齋藤晴彦他: "Proto-RTにおける非中性プラズマのポテンシャル構造と制御実験"日本物理学会講演概要集. 57巻1号2分冊. 144 (2002)

Haruhiko Saito 等：《Proto-RT 中非中性等离子体的潜在结构和控制实验》日本物理学会讲座摘要第 57 卷，第 1 期，第 144 卷（2002 年）。

H.Saitoh, Z.Yoshida, H.Himura, J.Morikawa, M.Fukao: "Potential Structure of a Plasma in an Internal Conductor Device under the Influence of a Biased Electrode"Physics of Plasmas. (掲載予定). (2004)

H.Saitoh、Z.Yoshida、H.Himura、J.Morikawa、M.Fukao：“偏置电极影响下内部导体装置中等离子体的电位结构”（待出版）。 2004年）

Confinement of Pure Electron Plasmas in a Toroidal Magnetic-Surface Configuration

环形磁表面结构中纯电子等离子体的限制

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physical Review Letters 92
• 作者: H.Saitoh;Z.Yoshida;C.Nakashima;H.Himura;J.Morikawa;M.Fukao
• 通讯作者: M.Fukao

H.Saitoh, Z.Yoshida, H.Himura, J.Morikawa, M.Fukao, H.Wakabayashi: "Formation of Toroidal Plasma Flow in an Internal Conductor Trap"Journal of Plasma and Fusion Research (Proceedings of ITC13). (掲載予定). (2004)

H.Saitoh、Z.Yoshida、H.Himura、J.Morikawa、M.Fukao、H.Wakabayashi：“内部导体陷阱中环形等离子体流的形成”等离子体与聚变研究杂志（ITC13 会议记录）（计划中）。 ）（2004）。