軟X線計測による低アスペクト比RFPプラズマの内部磁場構造測定

使用软 X 射线测量测量低纵横比 RFP 等离子体的内部磁场结构

• 批准号: 08J10258
• 负责人: 恩地 拓己
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10258/
• 关键词: 逆磁場ピンチ; 低アスペクト比; 軟X線計測; 画像計測; プラズマ計測; 軟X線; 高速カメラ

実験装置RELAXにおいて,低アスペクト比RFPプラズマの軟X線画像計測を行った.RELAXで生成されるプラズマの温度・密度に依存する軟X線強度に対応し,広範囲の視野を確保した独自の軟X線画像計測器の開発を行った.本研究ではピンホールカメラの原理を利用した画像計測システムを設計・製作した.撮像素子に軟X線波長領域に感度の高いマイクロチャンネルプレート(MCP)と残光時間が短い(～0.2μs)蛍光板を組み合わせたMCPアセンブリを用いた.また蛍光板にパルス幅5μsの高電圧パルスを印加して時間分解能を与え,その発光の撮影にはICCDカメラを用いた.またRELAXの容器サイズに合わせた仮想軟X線構造を撮影した場合の数値シミュレーションを行い,カメラの感度解析を行った.開発した画像計測システムをRELAXに設置し,計測を行った.そしてシミュレーション結果と比較して放射強度が背景よりも高い磁気島構造が存在すると予想される計測結果を得た.また磁場揺動解析より,この構造はm=1/n=4モードの振幅が他のモードに比べて特に大きい場合に出現する傾向にある.撮影時のm=1トロイダルモードスペクトルを見るとn=4モードの振幅が他のモードに比べて支配的になっていることが分かる.よって実験結果はRFPプラズマ中に電子温度・電子密度の高いヘリカル構造が存在することを示している.さらにAXUVアレイで計測した軟X線強度分布に周期的な振動が観測され,軟X線強度の強い領域がX線画像計測の結果は,これまで磁気計測から推測されていた,プラズマの磁場構造がm=1モードの成長によって周期的な構造にヘリカル変形し,その構造がトロイダル回転しているという描像とよく一致する.

使用实验装置 RELAX 测量了低纵横比 RFP 等离子体的软 X 射线图像。我们开发了一种独特的软 X 射线图像测量仪。在这项研究中，我们设计并制造了一种图像测量系统，该系统利用针孔相机。图像传感器采用对软 X 射线波长区域高度敏感的微通道板 (MCP)。我们使用了将荧光屏与短余辉时间（~0.2 μs）相结合的 MCP 组件。我们还向荧光屏施加了脉冲宽度为 5 μs 的高压脉冲以提供时间分辨率，并使用 ICCD 相机来我们还在拍摄与 RELAX 容器尺寸相匹配的虚拟软 X 射线结构时进行了数值模拟，并分析了相机的灵敏度。将开发的图像测量系统安装在 RELAX 中并进行了测量。与模拟结果相比，我们得到的测量结果表明存在辐射强度高于背景的磁岛结构。此外，磁场波动分析表明该结构由m=1/n=4模式组成。与其他模式相比，当振幅特别大时，观察拍摄时的 m = 1 环形模式频谱，与其他模式相比，n = 4 模式的振幅占主导地位。右这表明在FP等离子体中存在具有高电子温度和电子密度的螺旋结构，此外，在利用AXUV阵列测量的软X射线强度分布中观察到周期性振荡，并且观察到软X射线强度强的区域。 X 射线图像测量结果证实，由于 m=1 模式的增长，等离子体的磁场结构螺旋变形为周期性结构（这是从磁测量中推断出来的），并且该结构发生旋转。环形匹配良好。

项目成果

RELAXにおける低アスペクト比RFPプラズマのMHDダイナミクス研究

RELAX 低纵横比 RFP 等离子体的 MHD 动力学研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Nishimura;R.;Yoshizaki;K.;Kato;K.;Hatta;T.;恩地拓己
• 通讯作者: 恩地拓己

Characterization of equilibria in a low-aspect-ratio RFP

低纵横比 RFP 中的平衡特征

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.8
• 作者: A.SANPEI;K.OKI;R.IKEZOE;T.Onchi;H.SHIMAZU;T.YAMASHITA;H.HIMURA;S.MASAMUNE
• 通讯作者: S.MASAMUNE

Imaging Diagnostics for MHD Studies in Low-Aspect-Ratio Machine RELAX

低纵横比机器中 MHD 研究的成像诊断 RELAX

• 发表时间: 2009
• 作者: T.ONCHI;R.IKEZOE;K.OKI;Y.KONISHI;M.SUGIHARA;S.FUJITA;A.SANPEI;H.HIMURA;S.MASAMUNE;N.NISHINO (Hiroshima Univ.)
• 通讯作者: N.NISHINO (Hiroshima Univ.)

Characterization of MHD behavior in a low-aspect ratio RFP

低纵横比 RFP 中 MHD 行为的表征

• 发表时间: 2009
• 期刊: Jouranl of Plasma and Fusion Research SERIES Vol.8
• 作者: R.IKEZOE;T.ONCHI;K.OKI;A.SANPEI;H.HIMURA;S.MASAMUNE
• 通讯作者: S.MASAMUNE

低アスペクト比RFPにおけるヘリカル磁場構造への遷移現象

低纵横比 RFP 中向螺旋磁场结构的过渡现象

• 发表时间: 2009
• 作者: 恩地拓己;池添竜也;大木健輔;小西祐介;杉原正記;藤田慎一;三瓶明希夫;比村治彦;政宗貞男;西野信博(広島大工);R.Paccagnella (Consorzio RFX)
• 通讯作者: R.Paccagnella (Consorzio RFX)