4aD40P TS-4 磁気リコネクション実験における電流シート構造の 1 次元分布計測 One Dimensional Measurement of the Current Sheet Structure in TS-4 鈴木健介 1 , 伊藤悠 2 ，伊井亨 2 ，林由記 2 ，井通暁 1 ，小野靖 1 東大新領域 1 、東大工 2 Kensuke SUZUKI1 , Yu ITO2 ，Toru II2 ，Yoshinori HAYASHI2 ，Michiaki INOMOTO1 ，Yasushi ONO1 Univ. Tokyo 宇宙・核融合プラズマにおいて，しばしば Sweet-Parker モデル等の定常な磁気リコネクションモデルによる理論予測を大きく上回る高速な磁気リコネクションが発生しているが，その高速化の要因としては様々な非定常な効果が指摘されている． dn dt の効果による密度パイルアップや，電流シート放出などもその一部である．本研究は，プラズマ合体での磁気リコネクションにおける電流シート中の電子密度の 1 次元分布計測を行い，密度パイルアップや電流シート放出などの非定常な効果を検討したものである．本研究で使用したプラズマ合体実験装置 TS-4 は数百程度の高い磁気レイノルズ数でガイド磁場の異なるトーラスプラズマを 2 個生成し，軸 (z) 方向に磁気リコネクションを経て合体させることができる装置である．また，1 組のアクセラレーションコイルで押し付け力を印加し，インフローを駆動することができる．さらに本研究では電流シート近傍での電子密度プロファイルを計測するために，電流シートを含む z = 0 中心対称平面上に 8 チャンネルのレーザパスを有する CO2 レーザ干渉計を構成した．強いガイド磁場を印加した場合 (BX /B// ∼ 5) に，リコネクション進行時の電子密度の増加が見られ，さらにアクセラレーションコイルによる押し付け力を印加すると，X 点付近での密度の 1 次元分布がピークからホローに遷移することが確認された．このとき，リコネクション電場 Et と比較してみると，密度上昇がない初期の時間帯 (260∼305[µs]) ではリコネクション電場が大きく，中盤 (305∼335[µs]) 密度が上昇するとリコネクション電場は一旦減少し、分布がホローになる時刻 (340[µs]) 近傍でふたたびリコネクション電場が急激に増加し，高速にリコネクションが進行することがわかった．強いガイド磁場，押し付け力という条件下において，非定常な密度変化がリコネクション速度と深い関連があることが確認された． Data Set Name : f9o20024 [Wb] : Contour Spacing 0.0015 jt[MA/m^2] : shot no : f9o20020 -0.1500 100 0.1500 reconnection rate[%] 772 80 310us 340us 360us 60 Et[V/m] 40 R[mm] 20 ne[1018 /m3 ] 0 260 92 0 -430 Z[mm] 430 -430 Z[mm] 430 -430 Z[mm] Time 310[µsec] Time 340[µsec] Time 360[µsec] rate:54.8 rate:78.8 rate:98.2 430 0.5 20 1.5 1 3 ne[10 /m ] 図 1：BX /B// ∼ 5，押し付け力印加のもとでの電子密度の 1 次元分布 280 300 320 time[µs] 340 360 図 2：BX /B// ∼ 5，押し付け力印加のもとでの X 点での電子密度、及びリコネクション磁場 Et ，合体率の時間変化