Hモードプラズマの周辺輸送障壁部に生成した磁気島の周辺MHD安定性への影響の研究

H型等离子体外围输运势垒中产生的磁岛对外围MHD稳定性的影响研究

• 批准号: 07J11072
• 负责人: 渡辺 文武
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J11072/
• 关键词: 大型ヘリカル装置(LHD); 周辺MHD不安定性; 外部共鳴磁場摂動; 静止磁気島; 軟X線検出器アレイ; 磁気プローブアレイ; インターチェンジモード; バルーニングモード; 大型ヘリカル装置; 外部摂動磁場; 周辺局在化モード; L-H遷移プラズマ; 高べータプラズマ

本研究課題は、大型ヘリカル装置(LHD)の周辺輸送障壁部を有するL-H遷移(遷移的にプラズマ閉じ込めが改善する現象)プラズマ及び、高ベータ(磁気圧に対するプラズマ圧力の比が高い)プラズマにおける周辺MHD不安定性の特性と周辺輸送障壁部への外部共鳴磁場摂動印加時の周辺MHD安定性への影響に関する研究を推進してきた。本研究において、外部共鳴磁場摂動(m/n=1/1;m/n:ポロイダル/トロイダルモード数)をLHDのL-H遷移プラズマ周辺部に印加し、大きなm/n=1/1静止磁気島(磁気島幅はプラズマ小半径の約20%)をプラズマ周辺部に生成した。このとき、m/n=1/1静止磁気島の径方向外側近傍に共鳴面を持つ周辺MHD不安定性の構造が、静止磁気島O点に沿って拡がること(X点近傍に沿って不安定性は減少)をトロイダル方向に異なるポロイダル断面に設置された複数の軟X線検出器アレイ及び磁気プローブアレイを使い、ヘリカルプラズマで初めて明らかにした。これは、通常観測されるインターチェンジモード構造(共鳴面近傍で一様に不安定となる圧力駆動型MHD不安定性)と異なり、トーラス方向に局在化した構造を持っており、バルーニングモードと類似している可能性が示唆される。また、周辺MHD不安定性による磁場揺動振幅の規格化圧力勾配に対する依存性において、大きな外部共鳴磁場摂動を印加しない場合に比べ、印加した場合の規格化圧力勾配が減少するにも関わらず、大きな磁場揺動振幅が観測されることが分かった。このようなトロイダル方向に変形を受け、且つ大きな磁場揺動振幅を持つ周辺MHD不安定性が観測される原因として、プラズマ周辺部に大きな静止磁気島が形成されたことによる周辺磁場構造の変形(局所磁気シアの低下や本来LHDに備わっているトロイダル周期数の低下)が大きく関わっていることが予測される。

本研究课题重点关注大型螺旋装置（LHD）中具有外围传输势垒的L-H转变（等离子体约束以过渡方式改善的现象）等离子体和高β（等离子体压力与磁压力的高比率）等离子体。我们一直在研究MHD不稳定性的特征以及当外部共振磁场扰动施加到外围输运势垒时对外围MHD稳定性的影响。在本研究中，我们对 LHD 的 L-H 转变等离子体外围应用外部共振磁场扰动（m/n=1/1；m/n：极向/环形模数），并创建了一个大的 m/n=1 /1静态磁岛（磁岛的宽度约为小等离子体半径的20%）在等离子体外围产生。此时，在 m/n=1/1 静止磁岛的径向外侧附近具有共振面的外围 MHD 不稳定性结构沿着静止磁岛的 O 点扩展（沿着附近的不稳定性）。首次使用安装在环形方向不同极向横截面的多个软X射线探测器阵列和磁探针阵列测量螺旋等离子体中的X点（减少）。这与通常观察到的交换模式结构（压力驱动的 MHD 不稳定性，在共振表面附近均匀不稳定）不同，并且在环面方向上具有局部结构，这类似于气球模式。此外，关于由于外围MHD不稳定性而引起的磁场波动幅度对归一化压力梯度的依赖性，即使与没有大的外部共振磁场扰动时相比，当施加大的外部共振磁场扰动时归一化压力梯度减小发现可以观察到磁场波动的幅度。观察到的外围MHD不稳定性，其在环形方向上变形并具有较大的磁场脉动幅度，其原因是由于外围磁场结构的变形（局部预测磁剪切力的减小和磁剪切力的减小） LHD 固有的环形周期数量在很大程度上涉及。

项目成果

Ballooning-like Structure of Edge MHD Mode Observed in the LHD Plasmas with Externally Applied Magnetic Perturbations

在外部施加磁扰动的 LHD 等离子体中观察到的边缘 MHD 模式的气球状结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Fumitake Watanabe

Soft and Ultra-Soft X-ray Detector Array Systems for Measurement of Edge MHD Modes in the Large Helical Device

用于测量大型螺旋装置边缘 MHD 模式的软和超软 X 射线探测器阵列系统

• 发表时间: 2007
• 作者: 渡辺 文武

Ballooning Structure of Edge MHD Mode Observed in the Large Helical Device Plasmas with Externally Applied Magnetic Perturbations

外加磁扰动大型螺旋装置等离子体中观察到的边缘MHD模式的气球结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Fumitake Watanabe

Effects of externally produced static magnetic island on edge MHD modes in the large helical device

外部产生的静磁岛对大型螺旋装置边缘MHD模式的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 渡辺 文武

LHDのL-H遷移プラズマにおける周辺MHDモードによって生成された回転する磁気島的構造

LHD L-H跃迁等离子体中外围MHD模式产生的旋转磁岛结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 渡辺文武