核融合プラズマにおける密度崩壊現象の物理機構解明

阐明聚变等离子体中密度塌陷现象的物理机制

• 批准号: 10J03624
• 负责人: 石井 啓一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03624/
• 关键词: 核融合; 炉心プラズマ; 磁場閉じ込め; 密度崩壊; 高周波揺動; ポロイダルフロー; ドップラー分光; 径電場; 分光計測; 電極バイアス; ELM

東北大学ヘリアック装置ではプラズマ中に挿入した熱陰極をバイアスすることにより、小型装置でありながら閉じ込め改善モードへと遷移させることが可能である。電極バイアスプラズマでは中心部で急峻な圧力勾配が形成され、数100kHzの高周波揺動を伴った密度崩壊現象が観測されている。高周波揺動の安定化にはプラズマ中のフローが重要な役割を担うと考えられることからフロー速度計測に着手した。フロー速度計測はドップラー分光法およびマッハプローブ法を組み合わせて実施した。ドップラー分光法はプラズマと非接触にフロー速度の絶対値が計測可能という利点を有する一方、時間・空間分解能が低いという欠点を持つ。一方でマッハプローブ法は時間・空間分解能に優れているが、プラズマに擾乱を与える他、フロー速度絶対値の導出が容易ではない。よってこれらを組み合わせることにより、両手法の利点を活かした計測が可能となる。ドップラー分光法によりフロー速度の絶対値計測を行なうためには分光器の波長較正を高精度に行なう必要があるため、低圧Neランプのスペクトルに対して波長同定を行なった。また、実験シークエンスに同期した分光器較正を行なうことで、フロー速度の絶対値を高精度に計測可能なシステムの開発に成功した。これらの成果はプラズマ・核融合学会第29回年会および日本物理学会第68回年次大会において報告した。開発したドップラー分光計測システムを用いてフロー速度の空間分布計測を行ない、マッハプローブ法による計測結果と比較することでマッハプローブの絶対値較正を行なった。これによりマッハプローブに関してもフロー速度の絶対値が計測可能となった。また磁場揺動計測にも着手したところ、バイアスプラズマにおいて磁場揺動が検出された。このことにより、バイアスプラズマ中で発生する高周波揺動がMHD不安定性に起因するものであるという新たな知見が得られた。

在Tohoku University Heliac设备中，通过将插入血浆中的热阴极偏置，即使它是一个小型设备，也可以过渡到限制改进模式。在电极偏置血浆中，中心形成陡峭的压力梯度，并观察到数百kHz的高频振荡伴随着密度塌陷现象。由于血浆中的流动在稳定高频振荡中起着重要作用，因此开始流速测量。使用多普勒光谱和MACH探针方法的组合进行了流速测量。多普勒光谱学具有一个优点，即可以在不与等离子体接触的情况下测量流速的绝对值，但也具有低时间和空间分辨率的缺点。另一方面，尽管MACH探针方法具有出色的时间和空间分辨率，但得出绝对流速值并将干扰引起血浆并不容易。因此，通过将这些方法结合起来，可以使用两种方法的优点进行测量。为了使用多普勒光谱测量流速的绝对值，必须以高精度进行光谱仪的波长校准，因此在低压NE灯的光谱上进行了波长识别。此外，通过与实验序列同步进行光谱仪校准，我们成功地开发了一个可以高精度测量绝对流速的系统。这些结果在血浆和核融合学会的第29届年会以及日本物理学会的第68届年会上报告。开发的多普勒光谱测量系统用于测量流速的空间分布，并通过将其与MACH探针方法进行比较与测量结果进行比较，对MACH探针的绝对值进行校准。这也可以测量MACH探针的流速的绝对值。当还进行磁场振荡测量时，在偏置等离子体中检测到磁场振荡。这给出了新的发现，即偏置等离子体中产生的高频振荡是由于MHD不稳定引起的。

项目成果

JT-60Uにおけるデジタル信号処理を用いた中性子-ガンマ線弁別の自動解析化

使用 JT-60U 中的数字信号处理自动分析中子-伽马射线辨别

• 发表时间: 2010
• 作者: Nakamura;et al;Norikazu Takami;石井啓一;中村健介;高見典和;石井啓一;石井啓一
• 通讯作者: 石井啓一

Fast Neutron-Gamma Discrimination on Neutron Emission Profile Measurement on JT-60U

JT-60U 中子发射剖面测量的快速中子伽马辨别

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Hirata;S.Tokioka;T.Cho;J.Kohagura;M.Yoshida;Y.Miyake;T.Numakura;N.Yokoyama;T.Fukai;Y.Tomii;Y.Nakashima;S.Miyoshi;T.Kondoh;M.Sasao;M.Sasao;M.Sasao;A.Okamoto;M.Nishiura;M.Isobe;K.Ishii
• 通讯作者: K.Ishii

東北大学ヘリアック装置におけるドップラー分光法を用いたポロイダルフロー分布計測

东北大学 Heliac 装置使用多普勒光谱测量极向流量分布

• 发表时间: 2012
• 作者: Nakamura;et al;Norikazu Takami;石井啓一;中村健介;高見典和;石井啓一
• 通讯作者: 石井啓一

東北大学ヘリアック装置における閉じ込め改善モード遷移研究のためのドップラー分光計測

东北大学 Heliac 装置中用于限制改善模式转变研究的多普勒光谱测量

• 发表时间: 2013
• 作者: Nakamura;et al;Norikazu Takami;石井啓一
• 通讯作者: 石井啓一