磁化プラズマ中電子温度勾配による異周波数結合不安定性励起機構解明

磁化等离子体中电子温度梯度引起的频间耦合不稳定性激发机制的阐明

基本信息

批准号：
11J01638
负责人：
文贊鎬
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

磁場閉じ込め核融合研究において経済的な核融合発電を実現するため, 電子温度勾配(ETG)不安定性(ETGモード)駆動乱流による異常輸送の機構解明が求められている. 本年度は, ETGモードの励起機構と帯状流に相当するE×Bシアによる抑制効果を明らかにすることを目的として基礎実験を行ない, 以下のことを明らかにした.1. プラズマ空間電位勾配に起因するE×Bシアの形成及び制御同心円状に2分割された電子源の中心電極と周辺電極に異なる電位を印加することで, 実験領域の空間電位を独立に制御し, その空間勾配に起因するE×Bシアの形成及び制御に成功した.2. ETGモードに対するE×Bシアの効果ETGが大きい場合と小さい場合で, 磁力線垂直電場に起因するE×BシアによるETGモードの抑制機構が異なることを明らかにした.ETGが小さい場合, E×BシアのETGモードに対する効果を調べた結果, 強いE×BシアによってETGモードが抑制されることを見出した.ETGが大きい場合, E×Bシアの強度が強い場合には同様に抑制されるが, E×Bシアの強度が弱い場合には, 垂直電場の向きが径方向外向きの場合にはETGモード強度が高く維持され, 径方向内向きの場合には, ETGモードとドリフト波モードとの非線形結合が助長され, エネルギーが移送されることでETGモード強度が減少するという新たなETGモードの抑制機構を解明した.以上の実験結果は, 従来とは異なるETGモードの抑制機構を初めて明らかにしており, この成果は, 一般に解明が困難とされている核融合プラズマの最先端乱流・異常輸送現象に有用な知見を供すると考えている.

为了在磁约束聚变研究中实现经济的聚变发电，有必要阐明由于电子温度梯度（ETG）不稳定性（ETG模式）驱动的湍流导致的异常输运机制。我们进行了基础实验来阐明激发机制。以及对应于纬向流的E×B剪切的抑制作用，阐明了以下问题： 1．等离子体空间电位梯度引起的E×B剪切的形成与控制通过对分成两个同心圆的电子源的中心和外围电极施加不同的电位，我们成功地独立控制了实验区域的空间电位。 2. E×B 剪切对 ETG 模态的影响当 ETG 大时和 ETG 小时，结果表明，ETG 模式受到垂直于磁力线的电场引起的 E×B 剪切的抑制。通过研究 ETG 较小时 E×B 剪切对 ETG 模式的影响，发现 ETG我们发现，当 ETG 大且 E×B 剪切强度较强时，模态同样受到抑制，但当 E×B 剪切强度较弱时，当垂直电场径向向外取向时，ETG模式强度保持较高，而当它径向向内取向时，促进ETG模式和漂移波模式之间的非线性耦合，并且我们阐明了一种新的能量转移。 ETG模式强度降低的ETG模式抑制机制。上述实验结果首次揭示了与传统机制不同的ETG模式抑制机制。我们相信，这将为聚变等离子体中的尖端湍流和异常输运现象提供有用的知识，而这些现象通常很难理解。