多チャンネル高速イオン温度測定装置の開発によるイオン系摂動輸送研究

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本年度は、昨年度までに完成させたイオン温度やプラズマ回転速度を高時間・高空間分解かつ高精度で測定できる多チャンネル高速イオン温度測定装置を用いて、JT-60の種々のプラズマに対してイオン系摂動輸送実験を実施した。本測定装置の開発によって、これまでほとんど行われていなかったイオン系の摂動輸送研究が可能となった。研究は研究実施計画に従って順調に進展したが、当初予定していたアイスペレットによる外部摂動印加実験は、ペレット入射装置の運転がなかったために実施できなかった。イオン系への外部印加型の摂動源として中性粒子ビーム、電子サイクロトロン波を変調入射する実験を実施した。その結果、中性粒子ビームを摂動源とした場合にプラズマ回転速度への変調成分の観測に成功し、摂動輸送解析によって輸送行列の非対角項に対応するピンチ項の存在を明らかにした。一方、電子サイクロトロン波入射の場合にはイオン系への有意な変調成分が観測されなかったことから、イオン系輸送と電子系輸送の相互作用が小さいことを明らかにした。また、内部誘起型の摂動源としてプラズマ周辺部に局在する崩壊現象を対象に測定を実施したが、本装置では崩壊現象に伴う背景光の変化を十分に除去できず、摂動に対する応答データを取得できなかった。一方で、本装置によって内部輸送障壁を有する負磁気シアプラズマの測定を実施したところ、従来の装置では観測できなかったイオン系内部輸送障壁の遷移現象を観測した。そこで、内部輸送障壁における遷移現象を内部誘起型の摂動源としてデータ解析を実施した。その結果、イオン温度勾配と電流分布の強い相互関係を定量的に示すとともに、両者の関係にヒステリシスが存在することを明らかにした。