ビーム放射分光法を用いたビーム放射分光法を用いたヘリカルプラズマのヘリカルプラズマの

輸送と揺動に関する実験的研究輸送と揺動に関する実験的研究

工学系研究科システム量子工学専攻学籍番号 37117

大石鉄太郎

指導教員　　田中知　教授　　門信一郎　助教授

2006/02/06　博士論文審査

論文の構成論文の構成 第 1 章　序論

– 研究背景 輸送障壁研究の進展 周辺部輸送障壁 (ETB) の形成と揺動との関係についての近年の研

究 密度揺動の計測手法とビーム放射分光法 (BES) の位置付け

– 研究目的 BES を用いたヘリカルプラズマにおける密度揺動計測

第 2 章　ビーム放射分光法 (BES) 第 3 章　 CHS における BES 計測システムの構築 第 4 章　 CHS における ETB の形成とそれに伴う密度揺動の

計測 第 5 章　総括 第 6 章　今後の課題と展望

核融合発電を目指したトーラスプラズマ実験におけるパラメータ向上…“H-mode” の発見 (1982, ASDEX トカマク）が大きな役割を果した．

トーラスプラズマに共通する閉じ込め改善モードである，

ETB 形成に関する物理の解明が必要．

輸送障壁研究の進展輸送障壁研究の進展

H-mode 遷移と周辺部輸送障壁(edge transport barrier : ETB) 形成の概念図

Breakthrough!H-mode の発見

M. Kikuchi and N. Inoue, proc. 18th World Energy Congress, Buenos Aires, October 2001Downloded from http://www.worldenergy.org/wec-geis/publications/default/tech_papers/18th_Congress/downloads/ds/ds6/ds6_10.pdf

L-mode

H-mode

ETB

定常炉に適したヘリカル型装置においても ETB 形成が観測されている．- W7-AS (1993)- CHS (1994,2003)- LHD (2002)

ETBETB の形成と揺動との関係についての近年の研究の形成と揺動との関係についての近年の研究 (1)(1)

( 左 ) 磁気プローブと反射計により計測された， DIII-D トカマクの L モードと H モードでの揺動スペクトル． ( 右 )L-H 遷移時の， D 信号と密度揺動強度の経時変化．遷移時に周辺部の密度揺動が抑制される． H. Matsumoto et al., PPCF34(1992)615

L-H 遷移時の乱流揺動の抑制

0 20 40 60 80 100 frequency [kHz]

L-mode

H-mode

magneticfluctuation

H-mode

density fluctuation

L-mode

0 100 200 300 400 frequency [kHz]

1855 1860 1865 1870 1875 time [msec]

D

L-H

reflectometer (0-400 kHz)

ne=1.3×1019m-3

reflectometer (0-400 kHz)

ne=2.0×1019m-3

reflectometer (0-400 kHz)

ne=3.1×1019m-3

reflectometer (0-400 kHz)

ne=4.5×1019m-3

reflectometer (0-400 kHz)

ne=7.1×1018m-3

edg

e

ETBETB の形成と揺動との関係についての近年の研究の形成と揺動との関係についての近年の研究 (2)(2)

ELM ， EHO による粒子輸送の促進

( 上 )ASDEX-U トカマクでの， ELMy-H モードと Quiescent H (QH) モードでの D 信号． ( 下 )QH モードでの磁場揺動スペクトル． QH モードでは境界層高調波振動 (edge harmonic oscillation: EHO) が観測される． ELM ，EHO とも粒子輸送を促進する． W. Suttrop et al., PPCF45(2003)1399

ETB 形成に伴う揺動の物理を理解し，制御することができれば，粒子閉じ込めの制御に寄与できる．

⇒ 揺動の局所計測が　　実験的アプローチの第一歩•揺動の局所レベル•揺動発生のタイミング

2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 time [sec]

3.3~3.4 s

freq

uen

cy [

kHz]

200

100

50

20

10

5

n=1

n=2

n=3

n=4n=5

n=6

n=7

密度揺動の計測手法とビーム放射分光法密度揺動の計測手法とビーム放射分光法 (BES)(BES) の位置付けの位置付け

　静電プローブ…高温プラズマへの適用に難あり　ブラッグ散乱… 長波長揺動ほど揺動レベルが高い という計測結果｢ ｣

　　　　　⇔ブラッグ散乱では長波長揺動ほど計測が難しい　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓　　　　　　　　　　　　　長波長揺動計測法の発展が必要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓　　ビーム放射分光法 (Beam Emission Spectroscopy : BES) の登場　　 (R. Fonck et al., RSI61(1990)3487, PBX-M トカマクで最初の計測に成功 )

　 BES の特徴-プラズマとの衝突によって励起した中性粒子ビームからの輝線を観測-数 cm 程度の波長を持つ長波長揺動計測に適する-多点同時計測と結像光学系によるイメージ計測が可能-素過程 (ビームの減衰、ダイバージェンス等 )を考慮すれば、　密度分布や密度勾配も同時に計測可能

本研究の目的本研究の目的

自然科学研究機構核融合科学研究所のヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 Compact Helical System(CHS) に BES を適用し，以下の点に着目して密度分布と密度揺動の同時計測を行う．

ETB を伴うプラズマにはどのような揺動が生じるか

揺動と相関を持つパラメータは何か

揺動は閉じ込めに影響するか

定常運転に適したヘリカル型装置における閉じ込め改善研究の進展…ETB 形成の観測- W7-AS (1993)- CHS (1994,2003)- LHD (2002)

BES 計測の現状と課題… トカマク型装置には，密度揺動

　　　計測法として多数の適用例あり．

　　⇔ヘリカル型装置には未適用

- 密度分布計測のためには，　　　素過程の考慮が必要．

論文の構成論文の構成 第 1 章　序論 第 2 章　ビーム放射分光法 (BES)

– BES の計測原理– BESを用いた既往の研究

第 3 章　 CHS における BES 計測システムの構築 第 4 章　 CHS における ETB の形成とそれに伴う密度揺動の

計測 第 5 章　総括 第 6 章　今後の課題と展望

高エネルギーの中性粒子ビームをプラズマに入射→ビーム粒子はプラズマとの衝突により励起→脱励起する時の輝線 (以下｢ビーム輝線｣ (beam emission) と表記 ) を計測

水素プラズマ，水素原子ビームの場合

ビーム速度によるドップラーシフトを利用してバックグラウンドの発光と区別

H0(beam)→ *H0(beam),,*H0(beam) →H0(beam)+h　　　 Collision Radiative decay

BESBES の計測原理の計測原理

hν

S.F.Paul et al.,PoF B4(1992)2922

H (=656.285nm)

ビームの減衰(分布計測，特にプラズマ中心部の計測に影響 )

)/(4/

)(4/

3132

32

3132

32

ibeamebeambeame

ibeamiebeame

vvvnnVhAA

A

vnnvnnVhAA

AI

e-H0 H+-H0

)

~,(,

~,

~,

~~TTf

n

n

n

n

n

nF

I

Iv

beam

beam

i

i

e

e

無視できない場合：データ解析により除去

ien

n

I

I,

~~

BESBES による密度揺動の計測原理による密度揺動の計測原理

Te=1keV

Te=10keV

Ho ビーム， 25~32keV...e-H0)~(H+-H0)

無視できる場合

Te=1keV

Te=10keV

CXionization(H+-H0)ionization(e-H0)

水素プラズマと水素原子ビームの衝突断面積

excitation(e-H0) excitation(H+-H0)

BES 信号

勾配と揺動の同時計測が可能．

BESBES による密度勾配の計測原理による密度勾配の計測原理

)/(4/3132

32ibeamebeambeame vvvnnVh

AA

AI

隣り合う 2本の観測視線で得られた信号を利用- Iinner: 内側の視線の信号

- Iouter: 外側の視線の信号

→ ∇ne I∝ inner – Iouter, ne I∝ inner + Iouter

⇒ Ln-1≡ n∇ e/ne

BES による密度勾配計測の概念図

BESBESを用いた既往の研究を用いた既往の研究 (1)(1)

R. Fonck : PBX-M トカマク，世界初の BES 計測．プラズマ周辺部の数 10kHz の乱流的な密度揺動を計測．揺動のコヒーレンスは，空間的に離れた点ほど減少する． RSI61(1990)3487

S. Paul : TFTR トカマク，密度揺動の径方向分布計測． 10~300kHz の揺動を積算．周辺部ほど揺動レベルが増加する． PoF B4(1992)2992

プラズマ周辺部の密度揺動スペクトルと空間相関

密度揺動レベルの空間分布計測

0 20 40 60 80 100 120 140 160 frequency [kHz]

I/I[1/Hz1/2]

10-5 10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

coh

eren

ce

20 40 60 80 100 120 frequency [kHz]

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

12

10

8

6

4

2

0

~

n

/n [

%]

0.20 0.35 0.50 0.65 0.80 0.95 1.10 Normalized Radius

R=1cm

R=2cm

R=3cm

BESBESを用いた既往の研究を用いた既往の研究 (2)(2)

M. Jakubowski : DIII-D トカマク， L-H 遷移時の周辺部の乱流の抑制を観測．データ解析はウェーブレット変換による． (a) 周波数積算された揺動パワーの経時変化，(b) 揺動の周波数スペクトルの経時変化，(c) 時間積算された周波数スペクトル． RSI70(1999)874 G. Mckee : DIII-D トカマク，ポロイダル方向に

6本，径方向に 5本のファイバアレイを用いての，乱流のイメージング計測． RSI74(2003)2014

L-H 遷移時の乱流揺動の抑制 乱流のイメージング計測

　揺動の局所値，空間相関が計測可能．

F

req

uen

cy

[kH

z]

po

we

r

140120100 80 60 40

1９０５ 　　１９０７ 1９０９ 1９１１ time [msec]

po

roid

al d

irec

tio

n [

mc]

6

5

4

3

2

1

6

5

4

3

2

1-3 –2 –1 0 +1 R-RSEP [cm]

~n/n

t=0s s s

s s s

論文の構成論文の構成 第 1 章　序論 第 2 章　ビーム放射分光法 (BES) 第 3 章　 CHS における BES 計測システムの構築

– ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 CHS– 計測ポートと結像光学系– ビーム輝線検出システムの構築– ヘリカル磁場中を通過する視線が見込む観測領域の評価

第 4 章　 CHS における ETB の形成とそれに伴う密度揺動の計測

第 5 章　総括 第 6 章　今後の課題と展望

ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 Compact Helical System (CCompact Helical System (CHS)HS)

装置諸元主半径： 1000mm 平均小半径： 200mmポロイダルモード数： 2 トロイダルモード数：8磁場配位：ヘリオトロン閉じ込め磁場：最大 2T

プラズマの生成：電子サイクロトロン共鳴加熱 (ECH， 53GHz)

加熱：中性粒子入射装置 (NBI)×2，イオンサイクロトロン加熱装置 (ICRF)

プラズマの典型的なパラメータ電子密度：1013cm-3 電子温度：1keV放電時間：200ms

NBI ＃ 2加速電圧25～ 32keV水素原子ビーム正イオン源

コイル配置

プラズマ形状

CHSCHS におけるにおける BESBES 計測システム計測システム

Top view

~

観測視線 - ほぼ磁力線の接線方向．

…径方向の空間分解能を最適化するため- ビームとほぼ平行．

… ビーム輝線のドップラーシフトを大きくするため

- 16本の観測視線を径方向に間隔 ~1.1cm で配置⇒ k⊥<0.29mm-1

　　　 Te=1000eV, B=1T を仮定　　　　　　→ s(Teで評価したイオンラーマー半径 )

　　　　　　　　　 =3.23mm⇒ k⊥s <0.94 ファイバアレイ

- ファイバ 16本からなるバンドル- 開口数 : 0.2 ，コア直径 : 880 m

対物レンズ- 焦点距離 : 71.5 mm ，直径 : 40.0 mm

↓- 結像約 10倍- 空間分解能 ( スポット直径 )～ 1cm

ビーム輝線検出システム– 干渉フィルタ (FWHM=0.5nm, 1nm)– アバランシェフォトダイオード (<100kHz)– ADコンバータ (1sサンプリング )

観測視線の配置

ビーム輝線検出システムビーム輝線検出システム ドップラーシフトしたビーム輝線をバックグラウンドの発光と区別△分光器→光量の減衰が大きい○干渉フィルタ

光学系のスループットフィルタの透過率：透過波長中心で 50 ％程度コリメータレンズのスループット： 40%程度

　　⇒全体のスループットは 20%程度

ビームエネルギーの変動に伴いビーム輝線波長が変化… ビーム輝線の波長がフィルタの透過波長中心からずれると，光量の減衰が大きくなる⇒ 温度制御による透過波長中心の微調節・ヒーター出力調節による温度制御・サーミスタ抵抗値計測による温度モニタ

フィルタの透過波長中心とサーミスタ抵抗値の較正が必要

光学干渉フィルタを用いたビーム輝線検出システムの概要

ビーム輝線検出システムの温度ビーム輝線検出システムの温度 --波長較正波長較正

連続光を干渉フィルタに入射し，温度を変化させながら透過波長とサーミスタ抵抗値を同時に測定

フィルタを透過した光の波長プロファイルincreasing temperature

フィルタの透過波長中心とサーミスタ抵抗値との較正曲線

フィルタの透過波長中心とサーミスタ抵抗値との較正方法

ビーム輝線の中心波長

ファイバの開口数とイオン源の幅による波長広がり ~0.4nm

APDAPDの周波数特性の周波数特性

HAMAMATSU C4777-SPL-S2384 モジュール カットオフ周波数 100kHz

― w/ light: Hフィルタを通した連続光を APD に入射，周波数スペクトルを計測― w/o light: APD に光を入射せず，ノイズの周波数スペクトルを計測

○MHD( 数 ~ 数 10kHz)

△micro turbulence( 数 10~ 数 100kHz)

ヘリカル磁場中を通過する視線が見込む観測領域の評価ヘリカル磁場中を通過する視線が見込む観測領域の評価

磁気面は三次元平衡コード VMEC を用い， Rax=92.1cm ， Bax=0.95T ， =0.8% の条件で計算．

周辺部 (―)：磁気面にほぼ平行

中心部 (―)：周辺部に比較して多くの磁気面を横切る

• NBI を一様な円柱と仮定して，視線と NBI が交差する領域がとりうるを計算•ファイバ中心から出射しレンズ中心を通る光路(+) ，およびファイバ中心から開口数による広がりを持って出射した光路 (● ，○ ) を表示• 中心値 =0.95 ，ビームと視線の幅を考慮すると最大 =1.10 ，最小 =0.80• ただし実際の発光強度分布は，ビーム密度分布とプラズマ密度分布の積で決まる．ビーム密度が低くなるビーム端からの発光は弱くなるため，上記の概算よりも良い空間分解能が得られると考えられる．

ヘリカル磁場中を通る観測視線に含まれる，異なる複数の磁気面

平均小半径で表した，周辺部での観測領域

第第 33 章のまとめ章のまとめ

ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 CHS において，フィルタ分光を用いた BES 計測システムを構築した．

フィルタの温度コントロールによる透過波長中心の較正を行い，ビーム輝線検出システムを，加速エネルギー 25~32keV の正イオン源水素原子 NBI をプローブビームに用いる場合に最適化した．

観測視線がヘリカル磁場を横切る時の，観測領域の幅を見積もった．

論文の構成論文の構成 第 1 章　序論 第 2 章　ビーム放射分光法 (BES) 第 3 章　 CHS における BES 計測システムの構築 第 4 章　 CHS における ETB の形成とそれに伴う密度揺動の

計測– CHS における ETB の形成– 境界層高調波振動 (EHO) に類似した密度揺動の観測– EHO の装置比較

第 5 章　総括 第 6 章　今後の課題と展望

CHSCHS におけるにおける ETBETB の形成の形成

CHS における ETB 形成のための条件

- co-入射の NBI 2本による加熱

- 加熱パワーが閾値を超える場合 ETB 形成

ETB 形成を示唆する遷移時のパラメータ変化

- H ↓… 粒子吐き出しの減少

- ne↑( 特に周辺部 ) ， Wpやや↑

Te, Ti の分布は遷移前後でほぼ変わらない．

＝粒子輸送のみの改善 ( トカマクとの相違点 )

(1) 遷移前の L相 (L-phase) ，

(2) 遷移後の密度上昇相

(density building-up phase) ，

(3) 密度上昇が飽和した後の ETB飽和相

(ETB-saturation phase) に放電波形を分類

ETB プラズマの典型的な放電波形

L相(L-phase)

密度上昇相(density building-up phase) ETB飽和相

(ETB-saturation phase)

ETBETB 遷移時の周辺部の密度変化遷移時の周辺部の密度変化

BES 信号 (∝密度 ) は，遷移時に最外殻磁気面 (last closed flux surface: LCFS) の内側で増加し，外側で減少する .

→ 粒子閉じ込め改善，外側へのフラックス減少．

LCFS 近傍の BES 信号の経時変化 周辺部の密度勾配の急峻化

磁気プローブを用いた磁気プローブを用いた EHOEHO の観測の観測

(a) PNBI < Pthr の場合– fishbone-like モード (FB)– f = 10~50 kHz– ポロイダルモード数 2– イオン反磁性方向に伝播– =0.5 付近の =0.5有理面で発生

(b) PNBI P≫ thr の場合– ETB飽和相でコヒーレントな揺動– f = 4 kHz, 2 f = 8 kHz– ポロイダルモード数 2– 電子反磁性方向に伝播

⇒ トカマクの境界層高調波振動 (edge harmonic

oscillation: EHO) との類似点があるのでは？

NBI加熱プラズマの磁場揺動

EHO

加熱パワーが高い場合に， EHO が観測される．

磁場揺動の加熱パワー依存性 Bt = 0.95 T, Rax = 92.1 cm, Bq = -50 % (標準磁場配位 ) 遷移直前の ne ~ 1.5 × 1013 cm-3 P⇒ thr ~ 1MW (ポートスルー )

NBI加熱パワー増加

加熱パワーの増加に伴い， FB は弱くなる . • 位置

• 密度勾配との関係

を， BES を用いて調べる．磁気プローブでは，

空間的な情報が得られない

EHO は， ETB 飽和相で　 = 0.95 に局在する .

= 0.95 ...- 密度勾配が急峻 .- =1 有理面が存在 .

⇒ これらが EHO に　　及ぼす影響は ?

BESBES を用いたを用いた EHOEHO の観測の観測BESにより計測された，プラズマ周辺部の密度揺動スペ

クトル

ポロイダル磁場の四重極成分 Bq を制御し，磁場配位を変化させて磁気面をシフト

=0.95(ETB の内側 )

110-118 msec (ETB飽和相 )

磁気面シフト実験磁気面シフト実験

ポロイダル磁場の四重極成分 Bq を制御し， LCFSおよび =1 有理面をシフトさせる．

(b) Bq = 0%LCFS が (a) の1cm 程度内側．

(a) Bq = -50%標準磁場配位．

(c) Bq = -100%=1有理面がLCFS の外側．

(b) Bq = 0% at LCFS~1.01

(a) Bq = -50% at LCFS~1.02

(c) Bq = -100% at LCFS~0.96

(a)~(c) の磁場配位における，磁気面のポロイダル断面図

= 1有理面が LCFS の内側にある磁場配位 (a)(b) では， ETB飽和相で EHOが現れる．　　急峻な密度勾配と = 1有理面の位置は， 空間分解能の不足のため区別できず． = 1有理面が LCFS の外にある磁場配位 (c) では， EHO は現れない．

⇒ EHO は有理面と関連を持つ可能性が高い．

磁場配位，密度分布，及び EHO の位置の関係(a) Bq=-50%

(標準 )(b) Bq=0% (LCFS を 1cm内寄せ )

(c) Bq=-100% (LCFS の外に =1有理面 )

EHO が粒子輸送に影響を及ぼし，密度勾配の増加が飽和している可能性がある．

EHO と粒子輸送との相関

遷移後∇ n が増加して閾値に達すると， EHO が成長する． EHO の成長後， ∇ n はほぼ一定に保たれる．

EHO を伴う放電では， ETB飽和相での∇ n は，加熱パワーを増加させても有意に変化しない．

密度勾配の加熱パワー依存性と EHO の発生

EHO の密度勾配依存性

EHO の空間相関と径方向伝播

EHO の径方向構造

- =0.85~1.1 で コヒーレンス大．- 径方向外側に 数 100m/s で伝播．

→トカマクの EHOとの類似点，相違点は？

EHO の径方向伝播速度

EHOEHOの装置比較の装置比較DIII-D

R=1.8 m

a=0.6 m

tokamak

ASDEX-U

R=1.6 m

a=0.5 m

tokamak

JET

R=3.0 m

a=1.3 m

tokamak

JT-60U

R=3.3 m

a=0.9 m

tokamak

LHD

R=3.9 m

a=0.6 m

helical

CHS

R=1.0 m

a=0.2 m

helical

基本波の周波数

6-10 kHz 8-12 kHz 11-15 kHz ~9 kHz ・ <3 kHz

・ 1.2 kHz

4-5 kHz

サテライトの数 10 11 6 2 5 2

基本波のモード数( トロイダル /ポロイダル )

1/5 ・ 1/3

・ 1/4, 1/5

1/- - ・ 3/3, 2/2

・ 3/2 (continuous),

4/3 (bursting)

1/2

位置 LCFS の 2-3cm内側．

・ =0.97, q=3 有理面上．・ LCFS のすぐ内側の有理面上 .

ETB 領域． LCFS の ~2cm内側．

・ =0.9,1/1 有理面上．・プラズマ周辺部．(R<3.3m, R>4.1m) ．3/2, 4/3 有理面上． (LCFS の外側，エルゴディック層の中 ) ．

=0.95, 1/1有理面の近傍．

閉じ込めへの影響

・ ne, neped ↓

Teped, Ti

ped ↑

・ダイバータプローブの Iis

が EHO と同期 .

ne ↓

Ticore ↑

ne ↓ ・ ne, ne,ped, Te

ped, Tiped に変

化 な し [10] ．・ダイバータプローブの Iis

が EHO と同期 .

Wp ↓ ∇neped の増加が飽

和．

発生条件 加熱パワーに閾値．

∇PpedまたはPped に閾値．

- - ∇Pped が増加すると，L モードでも周辺部のMHD モードが不安定化．

∇neped(~ P∇ ped) に

閾値．加熱パワーに閾値．

径方向伝播の位相速度

数 100m/s - - 1000-2000m/s

- 数 100m/s

EHOEHOについての考察についての考察

位置： LCFS の内側，有理面近傍．– トカマク→トロイダル /ポロイダルモード比と有理面の安全係数が一致– CHS→ トロイダル /ポロイダルモード比 =1/2 ，有理面の回転変換 =1

(食い違いの理由は不明 )

閉じ込めへの影響– トカマク→ EHO が粒子輸送を促進する．

(EHO 発生と同時に ne↓ ，ダイバータ部で Iis と Dが EHO に同期 )– CHS→EHO が密度勾配の増加を制限している可能性がある．

どちらにおいても EHO は径方向外側に伝播… ｢ EHO が粒子輸送を促進する という解釈と矛盾しない｣

EHO 発生の条件– トカマク→周辺部の圧力またはその勾配に閾値．加熱パワーに閾値．– CHS→ 周辺部の密度勾配 (≒圧力勾配 ) に閾値．加熱パワーに閾値．

第第 44 章のまとめ章のまとめ BESを用いて， CHSにおける ETB 形成時の密度勾配と密度揺動を同時計

測した．

密度勾配は， ETB 遷移時に LCFS近傍で急峻化する．

加熱パワーが遷移閾値よりも十分高い場合， ETB飽和相において， 4kHz程度の周波数を持つ基本波とその 2倍波からなる，トカマクの EHOに類似した揺動が観測された．

EHOは LCFSのすぐ内側に位置する．

EHOが成長するための閾値が密度勾配に存在する．

EHOを伴う放電では，加熱パワーを増加させても ETB 形成相での密度勾配は有意に変化しない． EHOが閉じ込め改善に制限を与え，密度勾配がある程度以上増加しなくなっている可能性が指摘される．

EHOは，径方向外側に数 100m/sの位相速度で伝播する．

論文の構成論文の構成 第 1 章　序論 第 2 章　ビーム放射分光法 (BES) 第 3 章　 CHS における BES 計測システムの構築 第 4 章　 CHS における ETB の形成とそれに伴う密度揺動の計測 第 5 章　総括 第 6 章　今後の課題と展望

第第 55 章　総括章　総括

ヘリカル型プラズマ閉じ込め装置 CHS において， BES 計測システムを構築した．

CHS における ETB 形成時の密度勾配と密度揺動の挙動を同時計測した．

密度勾配は， ETB 遷移時に LCFS 近傍で急峻化された．

加熱パワーが ETB 遷移の閾値よりも十分高い場合， ETB飽和相において， 4kHz 程度の周波数を持つ基本波と 8kHz 程度の周波数を持つ 2倍波からなる，トカマクの EHO に類似する密度揺動が観測された．

第第 66 章　今後の課題と展望章　今後の課題と展望

EHO のモード数と有理面の回転変換との食い違い– ポロイダル方向の波数計測が課題．

EHO と粒子輸送との相関– 周辺部でのプローブ計測や H計測との比較が望まれる．

ヘリカル系における BES 計測の発展– 核融合研 LHD 装置において， BES 計測システム構築が進行中．

計測システムの検討課題：観測視線の最適化，広周波数帯・高 S/N の光検出器 データ解析法の検討課題：周波数計測→ FFT ，ウェーブレット変換など

波数計測→ FFT ，最大エントロピー法など

論文の内容と研究業績との対論文の内容と研究業績との対応応

CHS における BES 計測システムの開発

ETB 形成時の BES 計測– 周辺部での密度上昇– 4~5kHz の周波数を持った密度揺動の成長

ETB 形成と EHO– ETB 形成位置の特定– 磁場配位，密度分布，及び EHO の位置の関

係– EHO と粒子輸送との相関– トカマク， LHD との比較– EHO の空間相関と径方向伝播

[] の番号は，業績リストとの対応．

[I-2] Rev. Sci. Instrum 75, p4118-4120 (2004) に掲載

[I-1] J. Plasma Fusion Res. SERIES 6, p449-452 (2004) に掲載

[I-3] Nucl. Fusion 46, p317-323 (2006) に掲載

[I-4] Phys. Plasmas に投稿，査読中

謝辞謝辞

核融合科学研究所一般共同研究・ CHS 共同研究｢ CHS におけるビーム放射分光法による密度揺動計測｣(平成 14～ 17 年度採択， 18 年度継続申請中 )

東京大学 21世紀 COE プログラム機械システム・イノベーション｢ ｣

の支援を受けたことを感謝します．