In this paper, we use hybrid simulation to elucidate the plasma heating mechanism due to waves excited in Field-Reversed Configuration (FRC) plasma. The plasma parameters are a separatrix radius of 0.16 m and a separatrix length of 1.16 m (x-point position is z = ± 0.57 m). The wave excitation antenna consists of two loop antennas with a radius of 0.3 m and is placed at a position of z = ± 0.5 m. The current waveform of the antenna is a sine wave with a maximum current value of 30 kA and a frequency of 160 kHz. The simulation results showed that the excited waves caused compression/expansion of the plasma, and at the same time, the temperature of the plasma increased or decreased at the compressed/expanded position. When waves are applied, a 23% increase in the volume-averaged ion temperature in the separatrix is observed compared to the case without waves applied. On the other hand, no increase in electron temperature is observed. For the electron fluid, the adiabatic condition is well established, and temperature changes are observed as the plasma compressed and expanded. On the other hand, for ions, kinetic energy perpendicular to the magnetic field lines increases during compression, and part of this energy is transferred to the energy of the parallel component by collisionless pitch angle scattering, resulting in heating due to the so-called magnetic pumping.
本論文では，磁場反転配位（FRC）プラズマ中で励起された波によるプラズマ加熱機構を解明するために，ハイブリッドシミュレーションを用いる。プラズマパラメータは，セパラトリックス半径0.16 m，セパラトリックス長さ1.16 m（X点位置はz = ± 0.57 m）である。波励起アンテナは，半径0.3 mの2つのループアンテナから構成され，z = ± 0.5 mの位置に配置されている。アンテナの電流波形は，最大電流値30 kA，周波数160 kHzの正弦波である。シミュレーション結果は，励起された波がプラズマの圧縮・膨張を引き起こし，同時に，圧縮・膨張した位置でプラズマの温度が上昇または下降することを示した。波を印加すると，波を印加しない場合と比較して，セパラトリックス内部の体積平均イオン温度が23%増加することが観測された。一方，電子温度の上昇は観測されなかった。電子流体については，断熱条件が良好に成立しており，プラズマの圧縮・膨張に伴って温度変化が観測される。一方，イオンについては，圧縮中に磁力線に垂直な方向の運動エネルギーが増加し，このエネルギーの一部が無衝突ピッチ角散乱によって平行成分のエネルギーに転送され，いわゆる磁気ポンピングによる加熱が生じる。