低周波ＭＨＤ揺動の高エネルギー粒子閉じ込めへの影響

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昨年度から解析を進めてきた，大型ヘリカル装置における摂動磁場存在下の高速イオン分布の変化について論文化を行い，高速イオンの非一様な密度分布によって形成される空間電位の解析を進めた．このために，磁力線追跡によって任意の磁場配位と摂動磁場を考慮することができる空間電位解析コードを開発し，これまで用いてきた高速イオンの運動論的シミュレーションコードと結合することで，中性粒子ビーム入射（NBI）時にトカマクプラズマ中に発生する空間電位の解析を行った．これにより，接線NBIの場合，従来指摘されていたプラズマ回転の駆動だけでなく，高速通過イオン自体の軌道面のシフトによって，磁気面上で変動する軸対象な空間電位が形成されることを明らかにした．プラズマ電流方向への入射の場合，トーラス内外の体積差と高速イオン滞在時間の差から生じる高速イオンの密度差を，軌道面シフトが打ち消す傾向にあることを示した．また，任意の電位構造を考慮可能なモンテカルロ・シミュレーションコードを開発し，熱電子および熱イオンの拡散係数が，この軸対象な電位によって30%程度変化することを示した．また，摂動磁場を取り入れたシミュレーションを行い，高速イオンが局在化することで磁気島と同様のモード構造を持つ空間電位が生じることを明らかにした．垂直NBIについては，磁気ミラーに捕捉された高速イオンの割合が背景イオンとの衝突によって減少することで，空間電位の電子温度依存性を緩慢にすることを明らかにした．さらに，磁気ミラー捕捉された高速イオンは，軌道幅が大きいために特定の磁気モーメントにおいてトロイダル歳差速度がゼロとなり，NBIの垂直入射時に３次元的な空間電位を形成する要因となることを示した．これらの成果を英語論文１報と会議発表３件，国際ワークショップにおいて発表した．最新の成果を示した論文を現在投稿中である．