ヘリカル系プラズマにおける電場の構造とダイナミクスの理論研究

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Compact Helical System(CHS)装置のECRH加熱の際に,電子温度プロファイルにおいて内部輸送障壁が観測されている。またこの輸送障壁に関連した静電ポテンシャル(径電場)の振動現象がプラズマの中心部付近で観測されている。これまでの研究において,ヘリカル系プラズマにおいて一次元の輸送モデル方程式として密度,電子温度,イオン温度の発展方程式と電場の拡散方程式の4つの方程式を用いる。この理論モデルを初期値問題として解析する。電場に対する新古典拡散の非線形性に基づく電場分岐の理論解析を行っている。これまでの理論解析では,CHSの中心部で観測されているような中心部付近での電場の振動現象についてはまだ理論的な予測することができていない。本研究では,詳細な径電場の径方向分布や時間発展を調べ,実験で観測されている静電ポテンシャルの振動現象と関連する理論解析の結果を報告する。まず定常状態となる電場構造について考察し,明白な内部障壁が見られる電子温度分布を示す。このときプラズマの中心部で径電場構造上に多重解が得られる。また,自励振動と関係するプラズマの中心部での初期値依存性について研究を行った。プラズマの内部で,電場の振動現象を得るのに必要な初期条件依存性を得ている。いままでのところプラズマエッジ付近で電場の振動現象は理論予測することはできた。しかしながらCHS装置で観測されているプラズマ内部での電場の振動現象に対応するようなパラメータ領域を予測するのは今後の課題であり,さらに新たなモデリングが必要であると考えられる。また,解析結果とLHD装置の実験結果との簡単な比較を行い,異常輸送に用いている理論モデルのテストを行っている。