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Steady-state sustainment of high-$$beta$$ plasmas through stability control in Japan Atomic Energy Research Institute tokamak-60 upgrade

JT-60Uにおける安定性制御による高ベータプラズマの定常維持

諫山 明彦; JT-60チーム

Isayama, Akihiko; JT-60 Team

経済的な核融合炉を実現するためには高ベータプラズマを定常的に維持することが不可欠であり、そのためにはMHD不安定性を抑制することが重要である。JT-60では高$$beta_{rm p}$$Hモードプラズマ及び負磁気シアプラズマの高ベータ定常化研究を行い、以下の結果を得た。(a)高$$beta_{rm p}$$Hモードプラズマにおいて高ベータ化を阻害する新古典テアリング不安定性(NTM)の発生を圧力分布・電流分布の最適化で回避することにより$$beta_{rm N}sim 3$$を約6秒間維持することに成功した,(b)電子サイクロトロン波を入射してNTMを安定化することによりプラズマ性能を回復し、$$beta_{rm N} H_{rm 89PL}sim 5$$($$beta_{rm N}sim 2.9$$, $$H_{rm 89PL}sim 1.8$$)を維持することに成功した,(c)負磁気シアプラズマでは$$beta_{rm p}sim 2.25$$,$$H_{rm 89PL}sim 3$$,自発電流割合$$sim$$75%の状態を7.4秒間維持することに成功した。負磁気シアプラズマではコラプスの発生により定常維持が阻害されるが、プラズマの回転の制御が定常維持に成功した要因の1つとして考えられる。さらに、JT-60では2003年に電源・加熱・計測等の改修を行い、65秒間の放電が可能となった。2004年前半の運転では、ITERの標準運転と同程度の規格化ベータ値($$beta_{rm N}=1.9$$)のプラズマを電流拡散時間の2倍以上に相当する24秒間維持することに世界で初めて成功した。この間、閉じ込め性能の大幅な劣化を引き起こす不安定性は発生しておらず、ほぼ一定の電流分布が維持されている。

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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