周波数ホッピングマイクロ波反射計を用いたアルベン固有モード計測

使用跳频微波反射计进行阿尔芬本征模测量

基本信息

批准号：
18035015
负责人：
徳沢季彦
金额：
$ 5.31万
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 Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、新しいマイクロ波反射計システムを構築し、LHDプラズマに適用し、アルベン固有モードの空間構造を直接計測することである。将来の核燃焼プラズマにおいては、アルファ粒子によって引き起こされるアルベン固有モードなどのMHD不安定性を制御することは非常に重要であることが予想され、アルベン固有モードのプラズマ中における空間構造を知ることは理論モデルとの比較研究を行う上で不可欠なことであると考えられている。従来、アルベン固有モードの空間構造については、トロイダル及びポロイダル方向に多数設置された磁気プローブによる計測とシミュレーションコードを用いた解析が主流となってきたが、大型装置の場合プラズマコア部に局在化したような微少振幅のモードを計測することが困難であることが指摘されており、新しい計測手法としてマイクロ波を用いた反射計測の適用が期待されている。本研究で開発を行ったマイクロ波反射計システムは、プラズマ中の波動の空間分布を計測することを目的としておることから、マイクロ波の周波数を時間的に階段状に変化(ホッピング)させ、反射点の空間スキャンを行えるものを構築した。特に反射信号の位相変化を直接検出することにより、揺動強度の絶対値計測を行えるものとした。低位相ノイズのシンセサイズドマイクロ波発振器出力周波数を4逓倍してプラズマ計測に最適化させ、かつその周波数をホッピング変化させても安定に動作させることに成功し、これにより、大型ヘリカルプラズマ中のトロイダルアルベン固有モードの空間分布計測に初めて成功した。

这项研究的目的是构建一个新的微波反射仪系统，将其应用于LHD等离子体，然后直接测量Alben本本特征模的空间结构。可以预期，在未来的核燃烧等离子体中，控制MHD不稳定性（例如由α颗粒引起的Alben征收）非常重要，并且了解血浆中Alben本征模的空间结构对于与理论模型的比较研究至关重要。从传统上讲，使用安装在环形和粉状方向上的磁探针的测量以及使用仿真代码进行分析已成为主流，但已经指出，很难测量具有较小振幅的模式，例如本地定位于等离子体核心部分的模式，并且预期使用微波炉的反射率测量是一种新的测量方法。这项研究中开发的微波反射仪系统旨在测量血浆中波的空间分布，因此我们构建了一个微波频率，可以以逐步的方式更改（跳）并对反射点进行空间扫描。特别是，可以通过直接检测反射信号的相变来测量挥杆强度的绝对值。将低相噪声合成的微波振荡器的输出频率乘以4以优化血浆测量，即使在频率变化时，操作也稳定地执行，这是大型螺旋血浆中环形albene eigenmode的空间分布的首次成功测量。