低域混成波電流駆動プラズマにおける高効率イオン加熱機構の研究

低频混合波电流驱动等离子体高效离子加热机理研究

• 批准号: 11780351
• 负责人: 花田 和明
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780351/
• 关键词: トカマク; イオン加熱; LHCD; マイクロ波反射計; プラズマ閉じ込め; 電子密度揺動; 低域混成波; モード変換; 電子密度振動

超伝導強トロイダル磁場実験装置TRIAM-1Mでは低密度低域混成波電流駆動(以下LHCDと記す)中でOH加熱時のイオン加熱効率を上回る高効率のイオン加熱が観測されている。イオン加熱が起こるとイオン温度に輸送障壁が形成される。この時の粒子の閉じ込め状態やプラズマ中に存在する波動を調べるために以下に示す実験を実施した。1)7GHzから14GHzまで周波数可変のマイクロ波反射計を作製した。発振器はシンセサイザーを用い高電力アンプで最大10Wまで増幅した後、石英窓部にアンテナを設置してプラズマ中にマイクロ波を入射した。電子密度と電子密度揺動のデータを取得し、イオン温度に輸送障壁があるときには電子密度にも輸送障壁があることを確認した。2)LHCD用のクライストロンを発振器として8.2GHz、100W程度のマイクロ波をプラズマ中に入射し、散乱計測を行ったところ散乱波は観測されなかった。3)石英窓を通してプラズマ中から放射される電磁波動の観測を行った。2.45GHzのポンプ波以外に約400MHz離れた周波数に側波帯が観測された。イオン加熱が起こるとポンプ波、側波帯共にバンド幅が狭くなることが観測された。400MHzはイオンプラズマ振動数や低域混成共鳴振動数に相当する。4)静電プローブでプラズマ周辺部の静電波動を調べたところ電磁波動と同様に2.45GHzのポンプ波以外に約400MHz離れた周波数に側波帯が観測された。以上の観測から、プラズマ中心部で発生した約400MHzの低域混成波がイオンプラズマ波にモード変換してイオン加熱を起こしている可能性があることがわかった。

超导强的环形磁场实验装置TRIAM-1M已经观察到高效率离子加热，在OH加热期间，在低密度低密度混合波电流驱动过程中，超过了OH加热期间的离子加热效率（以下是称为LHCD）。当发生离子加热时，会在离子温度下形成传输屏障。进行了以下实验，以研究颗粒的限制状态和等离子体中存在的振动。 1）制造的微波反射计具有从7GHz到14GHz的变化频率。使用合成器将振荡器通过高功率放大器放大至最大10W，然后将天线放在石英窗口中，以将微波注入等离子体中。获得了电子密度和电子密度波动的数据，当离子温度处有传输屏障时，可以确认在电子密度处也有传输屏障。 2）使用Klystron作为LHCD作为振荡器，微波大约为8.2GHz，约100W，入射到血浆中，进行散射测量，并且未观察到散射的波。 3）观察到通过石英窗口从血浆发出的电磁波。除了2.45GHz泵波外，还可以在相距约400MHz的频率下观察到边带。据观察，当发生离子加热时，泵波和侧带的带宽都会变窄。 400MHz对应于离子等离子体频率和低频混合共振频率。 4）当使用静电探针在血浆附近检查静电波时，除了2.45GHz的泵波外，在约400MHz的频率下观察到边带。从上述观察结果中可以发现，在大约400 MHz的血浆中心产生的低频杂化波可能已模式转换为离子等离子体波并引起离子加热。

项目成果

S.Itoh, et al.: "Recent Progress on High Performance Steady State in the superconducting Tokamak TRIAM-1M"Nuclear Fusion. 39,9Y. 1257-1270 (1999)

S.Itoh 等人：“超导托卡马克 TRIAM-1M 高性能稳态的最新进展”核聚变。

S.Itoh,et al: "Recent Progress on High Performance Steady State Plasmas in the Superconducting Tokamak TRIAM-1M"Nuclear Fusion. 39,9Y. 1257-1270 (1999)

S.Itoh 等人：“超导托卡马克 TRIAM-1M 核聚变中高性能稳态等离子体的最新进展”。

H.Zushi,et al: "High Ion Temperature Discharge and Its Long Sustainment in Both Limiter and Single-Null Configuration on TRIAM-1M"Nuclear Fusion. 39,11Y. 1955-1963 (1999)

H.Zushi等人：“TRIAM-1M核聚变的高离子温度放电及其在限制器和单空配置中的长期持续”。

S.Itoh, et al.: "Recent Progress in the superconducting Tokamak TRIAM-1M"Plasma Phy.Control.Fusion. 41,3A. A587-A594 (1999)

S.Itoh 等人：“超导托卡马克 TRIAM-1M 的最新进展”等离子体 Phy.Control.Fusion。

中野治彦 他: "広帯域マイクロ波反射計の性能試験"九州大学大学院総理工報告. 22,3. 297-300 (1999)

Haruhiko Nakano 等人：“宽带微波反射计的性能测试”九州大学研究生院理工学报告22，3 297-300（1999）。