回転共鳴磁場による球状トーラスプラズマのMHD緩和物理の解明と制御に関する研究

本研究は兵庫県立大学の球状トーラス装置HISTにおける同軸ヘリシティ入射時に現れるキンクモードの制御を外部回転磁場(RMF)で行うことを目的としている。今年度はトロイダルモード数n=1のRMFを発生させる真空容器内磁場コイルを設計・製作・設置し、実際にSTプラズマにRMFを印加する実験を行った。RMFコイルはトロイダル方向に等間隔で4箇所設置されており、コイル電流の向き、位相差を変えることでRMF成分を制御できるように製作した。また、コイルカバー(SUS304製、肉厚0.5mm)内にはRMF測定用磁気プローブおよびトロイダルモード数測定用のモードプローブが設置されている。今回の実験では10〜30kHz、1.6kA・turnの電流を通電し、コイル直下にて約50GaussのRMF強度を確認した。RMFに対するSTプラズマ応答を観測するために、RMFのトロイダル回転の向きおよび周波数を変えてSTプラズマへ印加した。プラズマ応答はプラズマ中における磁場揺動のRMF周波数成分を真空中RMF磁場で規格化したもので定義した。プラズマ応答の周波数特性から、プラズマ応答はRMF周波数だけでなく回転の向きにも強く依存し、プラズマフロー(イオンドップラー分光計測およびマッハプローブ計測を用いて実験的に観測)とRMFの相対速度がゼロになる付近にてプラズマ応答が最小値をとることが分った。プラズマ応答が最小になるRMF周波数が最も外部印加のRMFにプラズマがロックしやすい条件になると考えられる。今後、RMF強度をより増大させることにより、キンクモードをRMFによってロックし、STプラズマの制御実験を推進していく予定である。

本研究は兵庫県立大学の球状トーラス装置HISTにおける同軸ヘリシティ入射時に現れるキンクモードの制御を外部回転磁場(RMF)で行うことを目的としている。今年度はトロイダルモード数n=1のRMFを発生させる真空容器内磁場コイルを設計・製作・設置し、実際にSTプラズマにRMFを印加する実験を行った。RMFコイルはトロイダル方向に等間隔で4箇所設置されており、コイル電流の向き、位相差を変えることでRMF成分を制御できるように製作した。また、コイルカバー(SUS304製、肉厚0.5mm)内にはRMF測定用磁気プローブおよびトロイダルモード数測定用のモードプローブが設置されている。今回の実験では10〜30kHz、1.6kA・turnの電流を通電し、コイル直下にて約50GaussのRMF強度を確認した。RMFに対するSTプラズマ応答を観測するために、RMFのトロイダル回転の向きおよび周波数を変えてSTプラズマへ印加した。プラズマ応答はプラズマ中における磁場揺動のRMF周波数成分を真空中RMF磁場で規格化したもので定義した。プラズマ応答の周波数特性から、プラズマ応答はRMF周波数だけでなく回転の向きにも強く依存し、プラズマフロー(イオンドップラー分光計測およびマッハプローブ計測を用いて実験的に観測)とRMFの相対速度がゼロになる付近にてプラズマ応答が最小値をとることが分った。プラズマ応答が最小になるRMF周波数が最も外部印加のRMFにプラズマがロックしやすい条件になると考えられる。今後、RMF強度をより増大させることにより、キンクモードをRMFによってロックし、STプラズマの制御実験を推進していく予定である。