ゼロ回転変換面を有するヘリカル磁場配位によるMHD安定性と閉じ込め特性の改善

通过具有零旋转转换表面的螺旋磁场配置来改善 MHD 稳定性和约束特性

基本信息

批准号：
16656287
负责人：
東井和夫
金额：
$ 1.09万
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 Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

ヘリカル装置において、ヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にプラズマ電流を誘起して、中心部にゼロあるいは負の回転変換を有する磁場配位の実現を目指す。このような配位のプラズマコア部では、回転変換の低減により大きなShafranovシフトが誘起されプラズマコア部に深い磁気井戸の形成が期待されるとともに周辺部に非常に大きな磁気シアが実現できる。このような好ましい特徴を有する磁場配位のMHD安定性と閉じ込め特性への影響を調べた。LHDにおいては、磁気軸位置R_<ax>=3.75mの配位でトロイダル磁場Bt〜0.8-1.5Tにおいてヘリカルコイルによる回転変換を減少させる方向にNBI駆動電流を流し、プラズマ中心部にゼロあるいは負の回転変換領域が形成されるか、動的シュタルク効果(MSE)測定やMHDモード分布測定により確認をめざした。放電パルスが3秒程度で磁場拡散時間の2-3倍程度でしかもプラズマ電流が増大し続け、十手以上に達するまでには至らなかった。このためMSE計測の結果は、回転変換がプラズマ周辺部が主として減少し、中心部ではむしろ若干増加していることを示唆した。有効に中心部の回転変換を低下させるため、トロイダル磁場を1T以下とし電子温度を低下させ電流の内部への拡散を促進させ、かつcounter電流を相対的に増加させるため|Ip|/Btをできるだけ大きく(たとえば、150kA/Tより大きく)なるように今後の実験を進める必要がある。このような大きな逆方向電流を有するプラズマでは、モード数がm=0/n=0で1kHz以下の低周波揺動が観測された。また、トロイダルモード数がn=0のグローバルアルヴェン固有モード的振動が多数観測された。また、100kHzにいたるまで10数高調波を伴うMHD揺動も観測された。

在螺旋装置中，我们的目标是通过沿减少螺旋线圈引起的旋转变换的方向感应等离子体电流，实现中心旋转变换为零或负的磁场配置。在具有这种结构的等离子体核心中，由于旋转转换的减少而引起较大的沙夫拉诺夫位移，并且有望在等离子体核心中形成深磁阱，并且可以在外围实现非常大的磁剪切地区。研究了具有这种有利特性的磁场配置对 MHD 稳定性和限制特性的影响。在铲运机中，在磁轴位置R_<ax>=3.75m的环形磁场Bt~0.8-1.5T中，在减少螺旋线圈旋转变换的方向上施加NBI驱动电流，NBI驱动我们的目的是通过动态斯塔克效应 (MSE) 测量和 MHD 模式分布测量来确认是否形成旋转变换区域。放电脉冲约为3秒，约为磁场扩散时间的2-3倍，等离子体电流持续增加，但没有达到十倍以上。因此，MSE测量结果表明，旋转变换主要在等离子体外围减少，而在中心略有增加。为了有效减少中心的旋转转换，将环形磁场设置为1T以下，以降低电子温度并促进内部电流扩散，并相对增大逆流，设置|Ip|/Bt需要在以后的实验中尽可能增大该值（例如大于150kA/T）。在具有如此大的反向电流的等离子体中，观察到小于1kHz的低频波动，模数为m=0/n=0。此外，还观察到许多环形模数 n=0 的全局类阿尔文本征模态振动。此外，还观察到 MHD 波动伴随着高达 100kHz 的十余次谐波。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Observation of Internal Structure of Edge MHD Modes in High Beta Plasmas on the Large Helical Device

大型螺旋装置高β等离子体边缘MHD模式内部结构观察

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J. Plasma Fusion Res. 81, 967
影响因子：
0
作者：
WATANABE Fumitake;OHDACHI Satoshi;TAKAGI Shohji;TOI Kazuo;SAKAKIBARA Satoru;WATANABE Kiyomasa;MORITA Shigeru
通讯作者：
MORITA Shigeru