ハイブリッドイオン磁化プラズマ生成・制御による速度シア研究の新展開

通过混合离子磁化等离子体生成和控制进行速度剪切研究的新进展

• 批准号: 16684018
• 负责人: 金子 俊郎
• 金额: $ 18.05万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16684018/
• 关键词: フロー速度シア; 不安定性; ドリフト波; 完全電離無衝突プラズマ; ハイブリッドイオンプラズマ; レーザー誘起蛍光法

平成16-17年度の成果に基づき,ともに同心円状に3分割されたイオン源及び電子源を用いて,磁力線平行方向フロー速度シアに垂直方向フロー速度シアを制御しながら重畳することによって,これらの速度シアに起因するドリフト波不安定性の特性を詳細に調べた.また,これまでのカリウム正イオンプラズマに対して,異極性の負イオンを生成する六フッ化硫黄,及び同極性異質量の正イオンを生成するセシウムを導入し,速度シア駆動ドリフト波不安定性に対するハイブリッドイオン導入の効果を調べた.1.カリウム正イオンプラズマ中の平行シア存在下で励起された方位角方向モード数m=3のドリフト波が,垂直シア強度の増加によって周波数スペクトルが広帯域化した後,m=2のドリフト波へと遷移することが明らかとなった.乱流遷移との関連を含めて理論的な解析を進めている.一方,平行シア強度の増加に対しては,垂直シアにより決定されたモード数を維持しながら一度揺動が成長し,あるシア強度で最大値を示した後,抑制されることがわかった.さらに,m=2のドリフト波が,m=3のドリフト波に比べて励起させるために強い平行シアが必要であることがわかり,理論的に求めた成長率と定性的に一致する傾向を得た.2.カリウム正イオンプラズマ中に六フッ化硫黄負イオンを導入したところ,負イオン交換率(n_-/n_+)が10%を超える領域においては,さらなる負イオンの導入が平行シア駆動ドリフト波の成長率を減少させることを初めて実験的に観測した.さらに,負イオン交換率が50%を超えると,波動は完全に抑制され,プラズマが安定化することを観測した.3.カリウム正イオンプラズマ中にセシウム正イオンを導入し,それらの密度比を制御して速度シア駆動ドリフト波に対する効果を調べた.まず,カリウムのみ及びセシウムのみのプラズマ中でドリフト波に対するそれぞれのシア強度依存性を調べたところ,揺動強度が最大になるシア強度がイオン種によって異なることが明らかになった.これらのイオンを重畳させたところ,カリウムのみ,およびセシウムのみのプラズマの場合とは異なり,速度シア強度への依存性が小さくなり,広いシア強度の範囲で比較的弱い揺動強度のドリフト波が励起されることが分かった.すなわち,それぞれのイオンに起因するドリフト波の分散関係が結合して,新たなモードが励起された可能性がある.

Pp.47-53 16-17 year の results に base づ き, と も に concentric has drifted back towards ¥ に three segmentation さ れ た イ オ ン source and び electronic source を い て, direction of magnetic field lines parallel フ ロ ー speed シ ア に vertical フ ロ ー speed シ ア を suppression し な が ら heavy 畳 す る こ と に よ っ て, こ れ ら の speed シ ア に cause す る ド リ フ ト wave labile の features detailed に を べ た. ま た, こ れ ま で の カ リ ウ ム is イ オ ン プ ラ ズ マ に し seaborne て, heteropolar の negative イ オ ン を generated す る six フ ッ sulfur, and quality of び with different polarity is の イ オ ン を generated す る セ シ ウ ム を import し, speed シ ア 駆 dynamic ド リ フ ト wave labile に す seaborne る ハ イ ブ リ ッ ド イ オ ン import の unseen fruit を adjustable べ た. 1. カ リ ウ ム イ オ ン プ ラ ズ マ の parallel シ in the presence of ア で wound up さ れ た azimuth direction モ ー ド number m = 3 の ド リ フ ト が, vertical シ ア strength の raised に よ っ て cycle for ス ペ ク ト ル が hiroo 帯 domain change し た, m = 2 の ド リ フ ト wave へ と migration す る こ と が Ming ら か と な っ た. Turbulence migration と の masato even を containing め て theory analytical を な into め て い る. One side, parallel シ ア strength の raised に し seaborne て は, vertical シ ア に よ り decided さ れ た モ ー ド number を maintain し な が ら once 揺 が growth し, あ る シ ア で numerical を biggest strength in し た, inhibit さ れ る こ と が わ か っ た. さ ら に, m = 2 の ド リ フ ト が, m = 3 の ド リ フ ト wave に than べ て wound up さ せ る た め に strong い parallel シ ア が necessary で あ る こ と が わ か り, theory of に o め た consistent growth rate と qualitative に す る tendency を た. 2. カ リ ウ ム is イ オ ン プ ラ ズ マ に in six フ ッ melt sulfur negative イ オ ン を import し た と こ ろ, negative イ オ ン exchange rate (n_ - / n_ +) が を 10% Super え る field に お い て は, さ ら な る negative イ オ ン の import が parallel シ ア 駆 dynamic ド リ フ ト wave を の growth rate reduce さ せ る こ と を early め て be 験 of に 観 measuring し た. さ ら に, negative イ オ ン が exchange rate 50% を super え る と, volatility は に completely inhibit さ れ, プ ラ ズ マ が stabilization す る こ と を 観 measuring し た. 3. カ リ ウ ム is イ オ ン プ In ラ ズ マ に セ シ ウ ム is イ オ ン を import し, そ れ ら の density than を suppression し て speed シ ア 駆 dynamic ド リ フ ト wave に す seaborne る unseen fruit を adjustable べ た. ま ず, カ リ ウ ム の み and び セ シ ウ ム の み の プ ラ ズ マ in で ド リ フ ト wave に す seaborne る そ れ ぞ れ の シ ア intensity dependence を adjustable べ た と こ ろ, 揺 dynamic strength が biggest に な る シ ア が intensity イ オ ン kind に よ っ て different な る こ と が Ming ら か に な っ た. こ れ ら の イ オ ン を heavy 畳 さ せ た と こ ろ, カ リ ウ ム の み, お よ び セ シ ウ ム の み の プ ラ ズ マ の occasions と は different な り, speed シ ア strength へ の dependency が small さ く な り, hiroo い シ ア strength の van 囲 で comparative weak い 揺 dynamic strength の ド リ フ ト wave が wound up さ れ る こ と が points か っ た. す な わ ち, そ れ ぞ れ の イ オ ン に cause す る ド リ フ ト の dispersed masato is が combining し て, new た な モ ー ド が wound up さ れ た possibility が あ る.

项目成果

Drift-wave instability modified by superimposed parallel and perpendicular plasma flow velocity shears

通过叠加平行和垂直等离子体流速剪切修正漂移波不稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Fusion Science and Technology Vol. 51(in press)
• 作者: K.Mizuta;H.Izumi;R.Ichiki;T.Kaneko
• 通讯作者: T.Kaneko

Polarization-Reversal Induced Damping of Left-Hand Polarized Wave on Electron Cyclotron Resonance

左旋偏振波对电子回旋共振的极化反转诱导阻尼

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review Letters 94
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi
• 通讯作者: K.Takahashi

Flow Shear Effects on Plasma Microinstability in Open-Ended Magnetic Configurations

流动剪切对开放式磁配置中等离子体微观不稳定性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Transactions of Fusion Science and Technology 47・1T
• 作者: K.Eguchi;et al.;K.Takahashi;R.Ichiki;金子俊郎;T.Kaneko;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;T.Kaneko;R.Hatakeyama;K.Takahashi;K.Takahashi;金子俊郎;金子俊郎;T.Kaneko;E.W.Reynolds;K.Takahashi;K.Takahashi;T.Kaneko;R.Ichiki;T.Kaneko
• 通讯作者: T.Kaneko

Electrostatic Ion-Cyclotron Instabilities Modified by the Parallel and Perpendicular Plasma Flow Velocity Shears

平行和垂直等离子体流速度剪切修正静电离子回旋加速器不稳定性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of the 12th International Congress on Plasma Physics
• 作者: K.Eguchi;et al.;K.Takahashi;R.Ichiki;金子俊郎;T.Kaneko;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;T.Kaneko;R.Hatakeyama;K.Takahashi;K.Takahashi;金子俊郎;金子俊郎;T.Kaneko;E.W.Reynolds;K.Takahashi;K.Takahashi;T.Kaneko;R.Ichiki;T.Kaneko;T.Kaneko;R.Hatakeyama;N.Matsumoto;T.Kaneko
• 通讯作者: T.Kaneko

Effects of negative ions on instabilities driven by sheared magnetic-field-aligned positive-ion flow

负离子对剪切磁场对齐正离子流驱动的不稳定性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Bulletin of The Division 47th Annual Meeting of The of Plasma Physics of The American Physical Society Vol.50,No.8
• 作者: K.Mizuta;H.Izumi;R.Ichiki;T.Kaneko;市来 龍大;R.Ichiki;T.Kaneko;市來 龍大;市來 龍大;市來 龍大;R.Ichiki;R.Ichiki
• 通讯作者: R.Ichiki