Studies of current profile formation in a lower-hybrid wave driven tokamak plasma

低混合波驱动托卡马克等离子体中电流分布形成的研究

• 批准号: 22K03573
• 负责人: 辻井 直人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03573/
• 关键词: 低域混成波; 非誘導電流駆動; トカマク; プラズマ; 核融合

本研究の目的は、トカマク型核融合炉の性能向上を目指して、高周波によるトカマクプラズマの非誘導電流駆動を定量的に理解し、中心ソレノイドを用いないトカマク運転手法を確立することである。本年度はオフミッドプレーン入射電流駆動シナリオに基づく新しい低域混成波アンテナを製作・設置し、実験を開始した。新オフミッドプレーンアンテナにより、プラズマ電流10kA程度までの非誘導プラズマ立ち上げに成功した。また、新オフミッドプレーンアンテナにより従来の外側赤道面入射及び上側入射アンテナと比べて2倍程度の中心電子温度が実現した。上側入射アンテナ使用時には、リミタからの強い制動X線放射が観測されるが、これは波が電流駆動を担う高速電子を作ると同時に、高速電子の径方向輸送を駆動し、損失をもたらしているためと考えられている。新オフミッドプレーンアンテナ使用時に観測された制動X線放射は上側入射に比べてずっと弱く、高速電子損失が低減されていることが示唆された。オフミッドプレーン入射シナリオは、波の屈折により現行のアンテナよりもプラズマ内側で吸収・電流駆動するように設計された。また、速い位相速度での加速が低磁場側で起こるため、上側入射のような高速電子損失を駆動しないことが期待されていた。初期的な実験結果は、このような数値計算予測と整合している。高周波により駆動されるトカマクプラズマは波の伝搬をサポートするプラズマを波自身が生成する複雑な非線形系であり、その振る舞いの定量的な記述は困難であった。今回設計通りの効果を観測できたことは、数値計算の精度が将来の実験を予測するのに十分な精度に達しつつあるということであり、これは核融合炉の効果的なアクチュエータの設計につながるものである。

本研究的目的是定量了解高频托卡马克等离子体的非感应电流驱动，并建立不使用中央螺线管的托卡马克运行方法，以提高托卡马克型聚变反应堆的性能。今年，我们基于离中面入射电流驱动场景制作并安装了新型低频混合天线，并开始实验。利用新型离中板天线，我们成功发射了等离子体电流约为10kA的无感等离子体。此外，新型离中平面天线的中心电子温度大约是传统外赤道平面入射和上入射天线的两倍。当使用顶部入射天线时，可以观察到来自限制器的强烈轫致辐射X射线辐射，但是这种波会产生驱动电流的高速电子，同时驱动高速电子的径向传输，从而导致据认为，这是因为。使用新型离中板天线时观察到的轫致辐射X射线发射比顶部入射天线弱得多，这表明快速电子损失减少了。中平面外注入方案的设计目的是为了由于波折射而比当前天线更吸收和驱动等离子体内部的电流。另外，由于在低磁场侧发生相速度快的加速，因此预计不会像顶部入射那样导致高速电子损失。初步实验结果与这些数值预测一致。高频波驱动的托卡马克等离子体是一个复杂的非线性系统，其中波本身产生支持波传播的等离子体，并且很难定量描述其行为。这次我们能够观察到设计的效果，这表明数值计算的精度已达到足以预测未来实验的精度水平，这将导致聚变反应堆有效执行器的设计。连接。

项目成果

Improved Modeling of a Lower-Hybrid Wave Driven Plasma Using an Extended MHD Equilibrium Reconstruction on the TST-2 Spherical Tokamak

使用 TST-2 球形托卡马克上的扩展 MHD 平衡重建改进低混合波驱动等离子体的建模

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Tsujii;A. Ejiri;K. Shinohara;O. Watanabe;Y. Peng;K. Iwasaki;Y. Ko;Y. Lin;G. Yatomi;I. Yamada;Y. Shirasawa;T. Hidano;Y. Tian;and C.P. Moeller
• 通讯作者: and C.P. Moeller

２系統低域混成波の相乗効果による電流駆動改善を目指したオフミッドプレーンアンテナの開発

开发离中平面天线，旨在通过两个低频混合波系统的协同效应改善电流驱动

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Ko;N. Tsujii;A. Ejiri;K. Shinohara;O. Watanabe;Y. Peng;K. Iwasaki;Y. Lin;G. Yatomi;I. Yamada;Y. Shirasawa;T. Hidano;R. Tsubata;Y. Tian and C.P. Moeller;高竜太,辻井直人,江尻晶,渡邉理,篠原考司,ジャンソウォン,安立史弥,彭翊,岩崎光太郎,林彧廷,白澤唯汰,飛田野太一,田一鳴
• 通讯作者: 高竜太,辻井直人,江尻晶,渡邉理,篠原考司,ジャンソウォン,安立史弥,彭翊,岩崎光太郎,林彧廷,白澤唯汰,飛田野太一,田一鳴

General Atomics(米国)

通用原子公司（美国）