Thesis--University of Tsukuba, D.Sc.(B), no. 264, 1985. 7. 3

Sakasai Akira

逆井 章

Tsukuba Repository

Studies of hot electron production and its
behavior
著者 Sakasai Akira
内容記述 Thesis--University of Tsukuba, D.Sc.(B), no.
264, 1985. 7. 31
発行年 1985
URL http://hdl.handle.net/2241/4708
　　　　　　　　　　　　　　　　　　【99〕
　　　　　　　　　　　さか　　　　い　　　　　　　　　あきら氏　名（本　籍）　逆　　井　　　　　章（茨城県）
学位の種類理学博士
学位記番号博乙第264号
学位授与年月日　昭和60年7月31日
学位授与の要件　　学位規則第5条第2項該当
審査研究科　物理学研究科
学位論文題目　S細搬s0亜恥竜醐・c飯棚炉夏o細曲笈鰍舳s彊幽・量⑪・
　　　　　　　　　　　（高温竃子の生成及ぴ振舞の研究）
主　査　　筑波大学教授　　　理学博士　　三　　好　　昭　　一
副　査　　筑波大学教授　　　理学博士　　澤　　田　　克　　郎
副　査　　筑波大学助教授　　理学博士　　河　　辺　　隆　　也
副　査　　筑波大学助教授　　理学博士　　谷　　津　　　　　潔
論　　文　　の　　要　　旨
　本論文はヨタンデムミラHガンマ10装置のバリア部に生成されたヨ高温電子の生成過程を時間
及び空問依存として計測解明しラその生成機構を考察して明らかにすると共にラサーマル1バリア
形成との相関を検討，考察したものである。
　タンデムミラーのセントラル部とプラグ部の問の電子による熱伝導を減少させラプラグ部の電子
加熱効率を高める為にはヨ両部分の問にラサーマルバリアと呼ばれる電位の低い部分を作る事が、
タンデムミラーによる核融合実現の為に重要である。サーマルバリアを形成するにはラ高電カマイ
クロ波をバリア部に入射し害電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）に依り、バリア部に補提される高
温電子を作る事が提案されている。
　高温電子によるサーマルバリアの形成実験は，米国のTMX－U装置に於いて一件のみ報告されて
いるがラ同装置では磁場の非対称部にサーマルバリアを形成し、マイクロ波の入射配位を含めラガ
ンマ10と大きく異ったものとなっている。またTMX－Uでは高温電子自身の空問分布等ヨ報告され
ておらずヨこの点に於いても、本論文の報告は新たな特徴を有している。
　本論文ではヨこの高温電子の生成過程に関し，（1）軟X線トモグラフィー計測ヨ（2）反磁性ループ信号
計測ラ及び（3）軟X線エネルギー波高分析（PHA）等の計測器を設計ヨ製作しこれを用いて研究を行っ
た。
　この結果ラ（1）軟X線トモグラフィー計測より高温電子の半径方向の空間分布はヨ真空容器の中心軸
＿275一
に最大値をもつ中心までつまった分布をしている事が計測された。この分布はサーマルバリアをプ
ラズマ柱の中心付近のコア1プラズマに対して有効に形成する為に重要であると考察亭れる。（2）高
温電子の軸方向分布は反磁性ループ信号の軸方向強度分布より、約1㎜にわたり分布している事が分っ
た。　（3）高温電子温度丁。。の時問変化に関して冒軟X線PHAを用いて計測した結果ラ約50keVで飽和
する事が観測された。これは，T、。増加に伴う骨電子の質量の相対論的増大によりラ入射マイクロ波
周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴領域が高磁場側に移動し，この結果共鳴領域が入射波の
ローブからはずれるという害電子温度飽和の物理機構を田初めて実験により示した。この結果はヨ
バリア部の高温電子温度が高くなりすぎると電磁流体カ学的不安定性が生ずる事を考慮すると，却っ
て積極的に利用しうる物理特性である事を考察した。（4）高温電子密度n、。の絶対値に関してヨ時間変
化を軟X線PHA及び反磁性ループ信号，加えて軟X線トモグラフィー計測に依る高温電子密度の半
径方向の拡がりを総合して解析し、バリア部の全電子密度n。に対する割合がn眺／n。二〇．8となる事が
ECRH開始後50㎜sで得られる事を見出した。これはヨサーマルバリア形成理論から予想される高温
電子の必要量をラ充分に充している事を示した。（5）高温電子の生成量はヨ供給された申性ガス量又
は低温電子の量に依存する事を示した。（6）入射マイクロ波の電子による吸収の物理機構を更に調べ
る為にラ反磁性信号及び軟X線トモグラフィー計測を用いて，バリア部の磁場を変化させてラ電子サ
イクロトロン共鳴領域を空問的に変化させた時害高温電子の生成効率及び空問分布を計測した。こ
の結果ラ高温電子はラマイクロ波ビームが共鳴領域と交わる領域で生成される事が観測された。こ
れは、高温電子が入射マイクロ波の電子サイクロトロン減衰によりラ加速或いは加熱された結果，
生成されたと解釈される。これを計算機に依り，マイクロ波（異常波）ビームの伝播とその共鳴吸
収の考えに基づき雪軌道計算を行い事得られた吸収プロファイルと比較し，よい対応が得られる事
を示した。
　以上，本論文は、バリア部に生成された皇高温電子の生成機構は王入射マイクロ波のシングル1
パスによる電子サイクロトロン共鳴吸収による事を明らかにし、且つ生成された高温電子は、サー
マルバリア形成に対して充分な量であり。空問分布も望ましい形状を有する事をラ実験的に検証し，
考察をほどこしたものである。
審　　査　　の　　要　　旨
　高温プラズマを閉じ込めるに。ミラー磁場と閉じ込め電位を組み合わせたタンデムミラー法があ
る。閉じ込め電位を少い外部入力で効率よく作るためにサーマルバリア電位形成が考えられる。本
論文においてはヨサーマルバリア形成に必要な超高温電子の生成機構を相対論効果を導入して，電
子波動共鳴加熱により説明し、実験結果を解明したことはミラー型核融合研究に極めて重大な貢献
をし，将来この研究発展の基礎を作ったものとして評価できる。
　よって田著者は理学博士の学位を受けるに十分な資格を有するものと認める。
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Studies of hot electron production and its behavior

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