プラズマ乱流がマイクロ波伝播に及ぼす影響の実験的解明

等离子体湍流对微波传播影响的实验阐明

基本信息

批准号：
19K14688
负责人：
矢内亮馬
金额：
$ 2.5万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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-19K14688/
关键词：
ECH マイクロ波プラズマ乱流電子サイクロトロン共鳴加熱

项目摘要

プラズマ乱流により生じる密度揺動により、プラズマ中を伝播するマイクロ波が散乱されビームが広がってしまう現象が、ECHによるプラズマ加熱に与える影響を評価することは、正確な加熱・電流駆動を行うために必要であり、核融合炉実現に向けて重要である。そのため国内で稼働中の磁場閉じ込めプラズマ装置の中で、最大規模の装置である大型ヘリカル装置LHDにおいて、以前に実施した実験結果を解析し、プラズマの乱流に起因する密度揺動に伴うビームの広がりを電子温度分布の変化から評価しようと試みた。しかし、現状得られている実験データの解析では密度揺動によると考えられる影響を評価するには至らなかったため、LHDでの実験に基づいた電磁界シミュレーションによる評価を行うこととした。磁場に垂直なECHビームの伝播を模擬した２次元の電磁界シミュレーションを実施するモデルを構築し、プラズマの密度揺動の空間構造の影響を評価するとともに、PCI計測に基づくプラズマの密度揺動を取り入れてLHD実験を一部模擬したシミュレーションを行った。初期のプラズマのモデルにバグがあり、ECHを模擬したマイクロ波ガウシアンビームの広がりを過大評価してしまう問題があったが、現在は解決でき、妥当と考えられる結果を得られている。今後、このシミュレーションを活用してLHD実験でのパラメータに基づく評価を行ない、ECHビームがプラズマ乱流によって受ける影響が、現状の実験データで解像可能な範囲にあるのかについて評価を進める。

评估等离子体中传播的微波由于等离子体湍流引起的密度波动而发生散射和光束扩展的现象对ECH等离子体加热的影响对于精确加热和电流驱动非常重要，这对于实现核聚变是必要的。反应堆。为此，我们分析了之前在大型螺旋装置 LHD 上进行的实验结果，该装置是日本目前运行的最大的磁场约束等离子体装置，并尝试评估随磁场变化而产生的扩散。电子温度分布。然而，由于无法通过分析现有的实验数据来评估被认为是由密度波动引起的影响，因此我们决定使用基于 LHD 实验的电磁场模拟来进行评估。我们建立了一个模型，进行二维电磁场模拟，模拟 ECH 束垂直于磁场的传播，评估空间结构对等离子体密度波动的影响，并基于 PCI 测量评估等离子体密度波动。进行了部分模拟 LHD 实验的模拟。早期的等离子体模型存在一个错误，导致它高估了模拟 ECH 的微波高斯光束的扩散，但这个问题现在已经得到解决，结果被认为是合理的。未来，我们将利用该模拟根据LHD实验的参数进行评估，评估等离子体湍流对ECH束流的影响是否在现有实验数据可以解决的范围内。