Study of non-inductive current drive using high energy neutral beam injection on JT-60U

JT-60Uにおける高エネルギー中性粒子ビーム入射による非誘導電流駆動の研究

及川 聡洋

Oikawa, Toshihiro

負イオン中性粒子ビーム(N-NB)による電流駆動の研究を行った。動的Stark効果偏光計を用い、N-NB駆動電流を広範囲な電子温度領域にわたって計測した。NB電流駆動はビームエネルギーと電子温度とともに増加するという理論予測を検証した。プラズマ電流1.5MAにおいて高閉じ込め,高ベータ,完全電流駆動,NBの電流駆動効率の最高値を同時達成した。これらの結果は将来の核融合炉におけるNB電流駆動性能の予測性にさらなる信頼を与えた。一方、MHD不安定性によりNB電流駆動が減少することも判明した。ビーム駆動型不安定性によりN-NB高速イオンが輸送され駆動電流が7%減少した。新古典テアリングモードについては、中性子発生率と高速イオン圧力の計測値と理論値の比較から、磁場揺動の増加とともに高速イオン損失が増大すること,粒子のエネルギーが高い程より大きな輸送をうけることを明らかにした。

The negative ion based neutral beam (N-NB) driven current density was determined over a wide range of electron temperatures. Theoretical prediction of the NB current drive increasing with beam energy and electron temperature was validated. A record value of NB current drive efficiency was achieved simultaneously with high confinement and high beta at a plasma current of 1.5 MA under a full current drive condition. The experimental validation of NB current drive theory gives greater confidence in predicting the NB current drive in future reactors. However, it was also found that MHD instabilities caused a degradation of NB current drive. A beam-driven instability expelled N-NB fast ions carrying non-inductive current from the central region. The lost N-NB driven current was estimated to be 7 % of the total N-NB driven current. For the neoclassical tearing mode (NTM), comparisons of the measurements with transport code calculations revealed that the loss of fast ions increases with the NTM activity and that fast ions at higher energies suffer larger transport than at lower energies.