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Generalized Physics Mechanisms of Plasma Confinement with Radially Sheared Electric Field Formation by High Power ECH and Verification of Newly Developed Plasma Stabilization Method

高功率 ECH 形成径向剪切电场的等离子体约束的广义物理机制及新开发的等离子体稳定方法的验证

基本信息

批准号：
16360455
负责人：
CHO Teruji
金额：
$ 6.78万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

1.Four-time progress in ion-confining potential height (φ_c) through these years is achieved in the hot-ion mode with an ion temperature of several keV having the favorably increasing scaling of φ_c with plug electron-cyclotron heating (ECH) powers.2.The advance in the potential formation leads to a finding of remarkable effects of radially sheared electric fields on turbulence suppression and transverse-loss reduction.3.A preferable dependence of a weak decrease in φ_c with increasing density ranging to 〜10^<19> m^<-3> along with the recovery of φ_c with increasing plug ECH powers is obtained.4.A transverse energy-transport barrier is produced by off-axis ECH in a barrier mirror for the first time, with the formation of a cylindrical layer having energetic electrons flowing through the whole device. This leads to suppress intermittent turbulent vortex-like structures near the layer, and results in electron temperature and ion temperature rises surrounded by the layer having a localized bumped ambipolar potential Φ_c. The radial transport barrier is explained by the formation of a strong E_r shear or peaked vorticity W with the direction reversal of E_r×B sheared flow near the Φ_c peak for the turbulence suppression.5.Preliminary central ECH (170kW,20ms) in a standard tandem-mirror operation raises T_<eO> from 70 to 300 eV together with T_<i⊥O> from 4.5 to 6.1 keV, and T_<i//O> from 0.5 to 1.2 keV with τ_<pO>=95 ms for φ_c(=1.4 kV) trapped ions. The on-axis particle to energy confining ratio of τ_<pO>/τ_<EO> is observed to be 1.7 for φ_c trapped ions (consistent with Pastukhov's theory) and 2.4 for central mirror-trapped ions with 240-kW plug ECH and 90-kW ICH (η_<ICH>〜0.3;nl_c=4.5×10^<17>m^<-2>).

1.这些年来，在离子温度为几keV的热离子模式下，离子限制电位高度（φ_c）取得了四次进展，并且在插入式电子回旋加热（ECH）功率下，φ_c的标度得到了良好的提高。势形成的进展导致发现径向剪切电场在抑制湍流和减少横向损失方面的显著效果。结果表明，φ_c随密度的增加呈较弱的衰减关系，衰减范围为~ 10^<19> m^<-3>， φ_c的采收率随plug - ECH功率的增加而增加。首次在势垒镜中利用离轴ECH产生了横向能量输运势垒，形成了一个具有高能电子流过整个装置的圆柱形层。这导致层附近的间歇性湍流涡状结构被抑制，并导致电子温度和离子温度升高，被具有局部碰撞双极势Φ_c的层包围。径向输运屏障的形成可以解释为强烈的E_r剪切或峰值涡量W的形成，并且在Φ_c峰值附近E_r×B剪切流的方向反转以抑制湍流。标准串联镜操作中的初步中心ECH （170kW,20ms）将T_<eO>从70 eV提高到300 eV， T_<i⊥O>从4.5 keV提高到6.1 keV, T_<i//O>从0.5 keV提高到1.2 keV, τ_<pO>=95 ms, φ_c（=1.4 kV）捕获离子。φ_c捕获离子的轴向粒子与能量约束比τ_<pO>/τ_<EO>为1.7（符合Pastukhov理论），240 kw plug ECH和90 kw ICH捕获离子的轴向粒子与能量约束比为2.4 （η_<ICH> ~ 0.3;nl_c=4.5×10^<17>m^<-2>）。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Recent Progress in the GAMMA 10 Tandem Mirror

GAMMA 10 串联镜的最新进展

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Transactions of Fusion Science and Technology 47・1T(印刷中)
影响因子：
0
作者：
T.Cho;H.Higaki;M.Hirata;H.Hojo;M.Ichimura;et al.(共著)
通讯作者：
et al.(共著)

Advances in Potential Formation and Findings in Sheared Radial Electric- Field Effect on Turbulence and Loss Suppression in GAMMA 10

GAMMA 10 中剪切径向电场对湍流和损耗抑制的影响的势形成和发现进展

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proc.20th IAEA Fusion Energy Conference IAEA-CN-116/EX/9-6Rd
影响因子：
0
作者：
プラズマ・核融合学会編(共著) 井口春和;他;プラズマ核融合学会編(共著);T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;J.Kohagura et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;M.Hirata et al.;J.Kohagura et al.;T.Cho et al.
通讯作者：
T.Cho et al.

Long-term observations of x-ray energy responses of semiconductor detectors after neutron irradiation

中子辐照后半导体探测器X射线能量响应的长期观测

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Photon Factory Activity Report 2004 Vol.22
影响因子：
0
作者：
Shinmura;T. and Arakawa;Y.;T.Cho et al.;安藤利得;三好雅也・新村太郎・荒川洋二;T.Cho et al.;安藤利得;T.Cho et al.;新村太郎・荒川洋二;大林雅俊;J.Kohagura et al.
通讯作者：
J.Kohagura et al.

イオン電流量計測器

离子电流计

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Advances in Potential Formation and Findings in Sheared Radial Electric-Field Effect on Turbulence and Loss Suppression in GAMMA 10

GAMMA 10 中剪切径向电场对湍流和损耗抑制的影响的势形成和发现进展

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proc. 20th IAEA Fusion Energy Conference
影响因子：
0
作者：
プラズマ・核融合学会編(共著) 井口春和;他;プラズマ核融合学会編(共著);T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;J.Kohagura et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.;T.Cho et al.
通讯作者：
T.Cho et al.