Reactor relevant current drive and heating by N-NBI on JT-60U

JT-60Uにおける核融合炉級のN-NBI電流駆動と加熱

及川 聡洋; 鎌田 裕; 諫山 明彦; 藤田 隆明; 鈴木 隆博; 梅田 尚孝; 河合 視己人; 栗山 正明; Grisham, L. R.*; 池田 佳隆; 梶原 健; 牛草 健吉; 飛田 健次; 森岡 篤彦; 武智 学; 伊藤 孝雄; JT-60チーム

Oikawa, Toshihiro; Kamada, Yutaka; Isayama, Akihiko; Fujita, Takaaki; Suzuki, Takahiro; Umeda, Naotaka; Kawai, Mikito; Kuriyama, Masaaki; Grisham, L. R.*; Ikeda, Yoshitaka; Kajiwara, Ken; Ushigusa, Kenkichi; Tobita, Kenji; Morioka, Atsuhiko; Takechi, Manabu; Ito, Takao; JT-60 Team

トカマク炉における加熱・電流駆動方式として有力な負イオン中性粒子ビーム(N-NB)の加熱・電流駆動特性のJT-60Uにおける研究成果を報告する。従来、MSE計測から同定されたN-NB駆動電流分布は理論予測と一致することを電子温度5keV程度において実証してきた。電子温度が10keV以上となるITERにおいても理論予測に従った電流駆動性能が得られることを実証するために、電子サイクロトロン波入射により生成した高電子温度、低密度プラズマにおいてNNB駆動電流分布を精度よく計測して、電子温度10keVの領域においても理論予測通りの電流駆動特性を持つことを明らかにした。このとき、駆動電流1MA、電流駆動効率1E19 A/m2/Wを同時達成し、N-NBの高い電流駆動性能を実証した。また、電子温度が13keVに達した高 Hモードプラズマにおいては、中性粒子ビームとしては世界最高の電流駆動効率1.55E19 A/m2/Wを実現した。またプラズマ中に不安定性が存在する場合のN-NB電流駆動への影響についても明らかにした。高いビーム圧力により駆動される間欠的不安定性がプラズマ中心部において発生したときには、中性子発生率の減少及び中心部におけるN-NB駆動電流の減少を観測した。但し、損失した駆動電流量は全駆動電流量の7%程度であり大きな影響ではない。低モード数のテアリング不安定性が発生しているプラズマにおいては不安定性の強度とともに、また、不安定性発生位置がN-NB高速イオンの分布と一致しているときに中性子発生率の計算値と実測値のずれが大きくなることを明らかにした。中性子発生率はビームイオン損失の指標であることから、テアリング不安定性がビームイオン損失を引き起こし駆動電流分布及び加熱分布に影響を与えていることを意味する。

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