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shearing in improved confinement regimes in JT-60U白井 浩; 菊池 満; 滝塚 知典; 藤田 隆明; 小出 芳彦; Rewoldt, G.*; Mikkelsen, D. R.*; Budny, R.*; Tang, W. M.*; 岸本 泰明; et al.
Fusion Energy 1998, 2, p.405 - 412, 1999/00
JT-60Uの中心閉じ込め改善プラズマにおける巨視的閉じ込め特性及び局所輸送特性を径電場シア形成の観点から研究した。JT-60の内部輸送障壁(ITB)は、その圧力分布から大きく「パラボラ型ITB」と「箱形ITB」に分類することができる。パラボラ型ITBでは、プラズマ中心領域全体で熱輸送係数は軽減されるが、径電場シアは弱い。一方、箱型ITBでは薄い内部輸送障壁層において非常に強い径電場シアが形成され、熱拡散係数は新古典拡散程度まで減少する。内部輸送障壁層において径電場シアにより生じるE
Bフローシアの強さは、微視的不安定性の成長を十分抑制しうる。Lモード閉じ込めとHモード閉じ込めが繰り返し起こる高イオンモードプラズマにおいて、熱輸送係数が径電場シアに依存し、強い径電場シアにより熱輸送係数が軽減されることを明らかにした。
逆井 章; 竹永 秀信; 細金 延幸; 久保 博孝; 櫻井 真治; 秋野 昇; 藤田 隆明; 東島 智; 玉井 広史; 朝倉 伸幸; et al.
Fusion Energy 1998 (CD-ROM), 8 Pages, 1999/00
ITER等の核融合炉でDT反応によって生じるヘリウム灰の排気を模擬するため、JT-60UにおいてELMyHモードプラズマにヘリウムビームを入射して、ヘリウムの排気性能を調べた。JT-60Uでは、ポンプ付きのW型ダイバータに改造し、排気用クライオポンプをアルゴンフロスト化して、ヘリウム排気実験を可能にした。その結果、ヘリウムビームによる粒子補給と排気がバランスして、ヘリウム濃度4%の状態を定常的に維持するのに成功した。排気性能の目安となるヘリウムの残留時間/エネルギー閉じ込め時間の比は4となり、ITERで要求されている比10を大きく下回る良好な排気性能が得られた。また、非接触状態のダイバータにおいても接触状態と同様に充分な排気効率があることを明らかにした。加えて、負磁気シアプラズマでは、内部輸送障壁の内側からのヘリウム排出は外側に比べて2倍程度残留時間が長いことが分かった。
小関 隆久; 石井 康友; S.R.Hudson*; 徳田 伸二; 濱松 清隆; 山極 満; 栗田 源一; 広瀬 章*; D.Monticello*; 津田 孝; et al.
Fusion Energy 1998 (CD-ROM), 4 Pages, 1999/00
高自発電流による定常トカマク炉においては、自発電流を有効利用した強い凹状電流分布による負磁気シア配位にする方法と、自発電流に加えプラズマ中心への電流駆動により弱い凹状電流分布による弱磁気シア配位にする方法が考えられ、プラズマ性能を向上させるには、MHD安定性の改善が重要課題である。負磁気シア配位においては、磁気シアが大きく負になると低nキンクモードを安定化できるが、理想及び抵抗性交換型モードが不安定化する。また、2つの有理面の接近によりダブルテアリングモードを励起する。一方、弱磁気シア配位においては、圧力分布の平坦化により、低nキンクモードを安定化できるが、新古典テアリングモードにより
限界を下げる。本論文では、これらのモードに対して統一的に扱い、各々の配位に対する安定性を明らかにして、安定性改善の指針を与えている。
大平 茂; 林 巧; 中村 博文; 小林 和容; 田所 孝広*; 中村 秀樹*; 伊藤 剛士*; 山西 敏彦; 河村 繕範; 岩井 保則; et al.
Fusion Energy 1998, 3, p.1069 - 1072, 1998/10
ITERの燃料サイクルにおけるトリチウムの安全取り扱い及び制御技術向上のためにより効率的なトリチウムの「その場」分析・計量技術を開発・実証する必要がある。このため原研トリチウムプロセス研究棟において同位体分離システム(ISS)やトリチウム貯蔵システム(TSS)におけるトリチウム分析・計量技術をITER工学設計活動の一環として実施した。光ファイバーを用いたレーザーラマン分光分析システムにより、4つの測定点での同時ガス分析が、リアルタイムにサンプルガスを取る必要もなく、しかも高精度に行えることを実証した。また、通気式熱量計量ベッドを開発し、ベッド内を流通するヘリウム流の出入口の温度差によりトリチウムをその場で精度良く計量可能であることを実証した。これらのシステムはITERの分析・計量システムあるいは貯蔵・計量システムとして、その設計に採用された。
閨谷 譲; 中村 幸治; 芳野 隆治; 波多江 仰紀; JT-60チーム
Fusion Energy 1998, p.859 - 862, 1998/10
トカマクでディスラプション中に真空容器に流入する電流(ハロー電流)の特性を、新たにJT-60Uに設置したロゴスキーコイルタイプの検出器を用いて調べた。プラズマを下側に押しつけて垂直移動の不安定性を模擬し、ハロー電流のデータベースを構築した。最大のハロー電流(トロイダル方向の非対称性とハロー電流の初期プラズマ電流との比の積)は0.52で従来のITERのデータベースの最大値0.75に比べて充分低いことを確認した。この最大値は、ディスラプション直前のプラズマの蓄積エネルギーの増加に伴って減少する。これは、エネルギークエンチ時に発生する不純物によって周辺プラズマが冷却され、ハロー電流の流路の抵抗が増えるためと考えられる。このことから高蓄積エネルギーが想定される核融合炉では、ハロー電流が小さくなることが予想できる。また、ネオンをパフして温度を下げ、ハロー電流低減が可能なことを確認した。
n eigenmodes and their impact on plasma characteristics in JT-60U草間 義紀; Nazikian, R.*; Kramer, G. J.*; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; Fu, G. Y.*; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; et al.
Fusion Energy 1998, 2, p.537 - 544, 1998/10
JT-60Uでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射で生成される高エネルギーイオンで
粒子を模擬し、アルヴェン固有モードの研究を進めている。高エネルギーイオンの体積平均値が0.1%程度と低い領域においても上記のモードが発生することを明らかにした。これは、磁気シアが弱いことによる。値が0.2%程度以上になるとアルヴェン固有モード領域にバースト的に発生をくり返すモードが現れ、わずか(数%)ではあるが高エネルギーイオンの損失を招く。また、アルヴェン固有モードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることも新たに明らかになった。
及川 聡洋; 牛草 健吉; Forest, C. B.*; 根本 正博; 内藤 磨; 草間 義紀; 鎌田 裕; 飛田 健次; 鈴木 慎悟*; 藤田 隆明; et al.
Fusion Energy 1998, Vol.2, p.551 - 558, 1998/10
JT-60Uにおいて、負イオン源NB(以下NNB)の加熱、電流駆動特性の研究を行った。NNBパワーのプラズマへの吸収を理解する上で基本となるビーム粒子の電離過程は、高ビームエネルギー、高密度において多段階電離過程の寄与が大きく、理論モデルが適用できることを実験的に示した。プラズマ平衡解析からプラズマ内部の電界を求め、NNB駆動電流分布を同定した。全駆動電流量は0.6MAまで到達したことを示した。また電流駆動効率は電子温度と共に増大することを明らかにし、トカマク炉において必要とされる電流駆動効率に到達する見込みを示した。加熱パワーの大部分がNNBによる電子加熱である場合にも、Hモード遷移が得られることを明らかにした。
竹永 秀信; 永島 圭介; 逆井 章; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 久保 博孝; 東島 智; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 鎌田 裕; et al.
Fusion Energy 1998, Vol.2, p.749 - 752, 1998/10
JT-60Uにおける粒子閉じ込め及び粒子輸送を定量的に解析した。NBIにより中心供給された粒子とリサイクリング、ガスパフにより周辺供給された粒子の閉じ込め時間を分離して定義し、ELMyHモードにおけるイオン総数に対するスケーリング則を導出した。中心供給粒子の閉じ込め時間は密度と共に増加し、周辺供給粒子の閉じ込め時間は密度と共に減少することを明らかにした。また負磁気シアプラズマでは、スケーリング則に対して約2倍程度粒子閉じ込めが改善していることを明らかにした。さらに、ヘリウムガスのモジュレーション実験から、負磁気シアプラズマ及びELMyHモードでの粒子拡散係数と対流速度を評価した。負磁気シアプラズマにおいては、内部輸送障壁近傍で、その内外領域に対して粒子拡散係数が、1/5~1/6に減少していることを観測した。
Nazikian, R.*; 篠原 孝司; 芳野 隆治; 藤田 隆明; 白井 浩; Kramer, G. J.*; JT-60チーム
Fusion Energy 1998, Vol.4, p.1689 - 1692, 1998/10
JT-60Uトカマク装置における内部輸送障壁(ITB)の形成と維持過程におけるプラズマ中心部での密度揺動の空間分布、及び、時間変化を測定するためにプラズマ中心部密度揺動測定用反射計を新たに設置した。この測定の目的はITBプラズマ中心部全体で長波長の乱流が抑制されているのかどうかを知ることにある。まず、揺動の時間発展については、ITBが形成される領域で、ITBの形成に先立ち、プロードバンドな密度揺動が増加し、ITBの形成とともに密度揺動が減少することが観測された。次に揺動の空間分布については、ITB形成後、磁気軸からITBの肩の部分にかけて揺動レベルが増加し、ITBの領域で再び減少するという観測結果を得た。ITBの肩の領域で揺動レベルが増加しているという報告はこれまでなく、新しい結果である。