Fast ion heating and plasmoid reconection driven by magnetic helicity injection

磁螺旋注入驱动的快速离子加热和等离子体团再连接

基本信息

批准号：
19K03785
负责人：
永田正義
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03785/
关键词：
同軸ヘリシティ入射プラズモイド磁気リコネクション球状トーラスイオン加熱磁気リコネクションプラズモイド不安定性磁気ヘリシティ入射磁化同軸プラズマガン磁気ヘリシティプラズモイド高速イオン加熱

项目摘要

球状トーラス(ST) HIST装置では、同軸ヘリシティ入射(CHI)法によって生成したST配位プラズマにおいて、自己組織化、磁気リコネクション、MHD緩和、乱流、2流体フロー平衡等について調べている。特に、プラズモイドが介在する磁気リコネクションについて独創的な実験データが得られ、イオンの異常加熱について解析を行っている。HIST装置で得られた成果のレヴューについて、コロナ後に全面的に対面で開催された2022年米国物理学会プラズマ物理分科会（APS）およびプラズマ核融合学会（富山県）において発表を行った。その成果の内容は、以下の通りである。我々は、CHI生成STプラズマにおいて、伸長された電流シートの中で観測された周期的な磁気揺動に着目し、プラズモイド駆動リコネクションの検証を行った。ドップラーイオン温度分光計測の結果の詳細な解析によって、磁気リコネクションによるイオン加熱に関連する新規なデータが得られた。大きなフロー揺動があるプラズマ入射の初期の時間帯だけでなく、上記のプラズモイド振動波形観測れる時間帯で合体と分裂のリコネクションが繰り返される過程でイオン加熱の増幅が確認された。さらに、今回初めて、中心導体付近のオープンコラム領域の高密度プラズマがその周辺のシアフローによって磁気揺動が安定化されることを実験結果から示し、中心導体を重力でドロップする液体金属に交換し、そこに軸方向電流を流すことでトロイダル磁場を作る手法により、将来のコンパクトでエネルギー回収と増殖が可能な核融合燃焼プラズマに発展させることが可能であることを提案した。

在球形环面（ST）HIST装置中，我们正在研究同轴螺旋注入（CHI）方法产生的ST配位等离子体中的自组织、磁重联、MHD弛豫、湍流、二流体流动平衡等。特别是，我们获得了等离子体介导的磁重联的原始实验数据，并正在分析离子的异常加热。对 HIST 设备获得的结果的审查已在 2022 年美国物理学会等离子体物理小组委员会 (APS) 和等离子体融合学会（富山县）上进行，该会议在冠状病毒大流行后完全亲自举行。详细结果如下。我们重点关注在 CHI 产生的 ST 等离子体中的细长电流片中观察到的周期性磁波动，并验证了等离子体驱动的重连接。对多普勒离子温度光谱结果的详细分析产生了与磁重联离子加热相关的新数据。不仅在发生大的流量波动的等离子体注入初期期间，而且在观察到上述等离子体振荡波形期间的聚结和破碎的反复重新连接的过程中，都确认了离子加热的放大。此外，实验结果首次表明，中心导体附近的开柱区域中高密度等离子体的磁涨落被其周围的剪切流所稳定，并且通过用重力下落的液态金属代替中心导体，我们提出，通过轴向电流通过来产生环形磁场，有可能将其发展成为未来能够进行能量回收和倍增的紧凑聚变燃烧等离子体。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

兵庫県立大HIST実験のレビューと革新的核融合への貢献

兵库大学HIST实验回顾及其对创新核聚变的贡献

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
M.Nagata;H. Miyamoto;N. Fukumoto and T. Kanki;T. Kanki and M. Nagata;永田正義
通讯作者：
永田正義

球状トーラスにおけるCHI過程で発現するマルチプラズモイド駆動イオン加熱

球形环面 CHI 过程中多等离子体驱动的离子加热

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
永田正義;宮本秀明;茨木雄平;福本直之
通讯作者：
福本直之

Improvements to the High-Field-Side Transient CHI System on QUEST

QUEST 上高场侧瞬态 CHI 系统的改进

DOI：
10.1007/s10894-022-00338-4
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Fusion Energy
影响因子：
1.1
作者：
Kuroda K.;Raman R.;Hasegawa M.;Onchi T.;Hanada K.;Ono M.;Nelson B. A.;Rogers J.;Ikezoe R.;Idei H.;Ido T.;Mitarai O.;Nagata M.;Kawasaki S.;Nagata T.;Higashijima A.;Shimabukuro S.;Niiya I.;Sekiya I.;Kojima S.;Nakamura K.;Takase Y.;Murakami S.
通讯作者：
Murakami S.

QUESTにおけるT-CHIプラズマの発展磁束の解析

QUEST 中 T-CHI 等离子体的发展磁通量分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
黒田賢剛;Roger Raman;他
通讯作者：
他

Review of plasmoid reconnection and ion heating in the CHI experiments on Helicity Injected Spherical Torus

螺旋注入球形环面 CHI 实验中等离子体重联和离子加热的回顾

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
M.Nagata;H. Miyamoto;N. Fukumoto and T. Kanki
通讯作者：
N. Fukumoto and T. Kanki

DOI：
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作者：
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永田正義其他文献

QUEST装置でのダイバータ部設置電極によるCHI初期プラズマの形成

使用安装在 QUEST 设备偏滤器部分的电极形成初始 CHI 等离子体

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
黒田賢剛;RAMAN Roger ;花田和明;長谷川真;恩地拓己;小野雅之;JARBOE Thomas ; NELSON Brian ;永田正義;御手洗修;中村一男;出射浩;ROGERS John ;川崎昌二;永田貴大;KUZMIN Arseniy ;小島信一郎;渡辺理;東島亜紀;米田亮太;高瀬雄一;福山淳
通讯作者：
福山淳