トカマクプラズマにおけるディスラプション時の電流減衰モデルの検証

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1.国際熱核融合実験炉(ITER)の装置設計の際に使用されているディスラプションシミュレーションコード(DINA)を使用し、大型トカマク装置JT-60Uで実際に観測されている電流クエンチ初期での電流減衰時間に大きく関与している電流密度分布の時間変化の決定機構について調査を行った。電流密度分布の決定には多くのプラズマパラメータの分布が関与しており、決定機構の解明には各種パラメータ分布の評価が必要となるが、ディスラプションは非常に速い現象であるため計測が難しいという問題がある。そこで、分布などが予測できるDINAコードを用いたネオンがスパフディスラプション実験の解析を行ったところ,実験時とは明らかに違うパラメータ条件で放電を再現することが出来たが、電流密度分布の変化は見られず、シミュレーションコードの仮定では実際の物理と明らかな差異があることが判明した。現在は計測できているパラメータを入力値として取り扱えるようにシミュレーションコードの改造を行っている。2.電流クエンチ中の電流密度分布の決定機構を実験的に解明するために、小型トカマク装置HYBTOK-IIにおいて局所ヘリカルコイルを用いたディスラプション時の電流密度分布変調実験を実施した。局所ヘリカルコイルはトカマクでの最外殻磁気面近傍に統計的磁場領域を形成するため、プラズマ周辺部の電流密度分布を変化させることが可能である。局所ヘリカルコイルの電流値・結線を変更することにより統計的磁場領域の拡大を実施したところ、電流クエンチ時の電流減衰時間が速まる傾向にあることが判明した。また、HYBTOK-IIでの通常のディスラプション時においては電流クエンチが発生する直前に電流密度分布が平坦化し、その後先端化していくが、統計的磁場領域が増えるにつれて電流クエンチ中の電流密度分布の回復(先端化)が悪くなることも判明した。さらに、リチウムビームプローブ計測より、HYBTOK-IIでのディスラプション時の高時間分解能の密度分布計測を行った。HYBTOK-IIではディスラプション発生の為にプラズマ電流を増加させているが、ディスラプション発生前ではプラズマ周辺部の有意な密度上昇は見られず、プラズマ中心部の変化がディスラプション発生に大きく関与していることがわかった。