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石井 康友; 安積 正史*; Smolyakov, A. I.*
Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1243 - 1248, 2006/12
被引用回数：1 パーセンタイル：3.54(Physics, Fluids & Plasmas)本研究では、トカマクプラズマの性能劣化を引き起こす磁気島形成の機構を、プラズマ中の流れを考慮して、数値シミュレーションにより調べた。トカマクプラズマでは磁気島形成を引き起こすティアリング不安定性に対して、独立状態では安定と考えられる磁気面において磁気島が形成される現象が観測されている。このような安定な磁気面での磁気島形成は、外部摂動に起因すると考えられているが、その詳細過程は未解明である。これまでの理論的予測では、プラズマ流が存在すると、磁気島を形成するための外部摂動の臨界値が存在し、その臨界値が抵抗値及び粘性値に依存すると考えられていた。本研究では数値シミュレーションにより、現実のトカマク放電のパラメータ領域近傍では、この臨界値が抵抗値には依存するが、粘性値にはほぼ依存しないことを明らかにした。また、流れのあるプラズマ中でのこのような磁気島の成長には、散逸依存領域と散逸非依存領域が存在することを見いだした。
松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.*
電気学会プラズマ研究会資料 (PST-05-17), p.83 - 86, 2005/03
トカマクをはじめとする磁場閉じ込めプラズマでは、さまざまな時定数及び特徴的長さを持つ乱流揺動と、それによって二次的に生成される帯状流(zonal flows)と呼ばれる層流が、多様な揺らぎの構造を形成し、輸送現象に影響を及ぼしている。このような乱流が支配する輸送の解析には、シミュレーションによる再現とともに、乱流の特性をさまざまな側面から特徴付けることが必要である。カオス時系列解析では、揺動の時系列データ含まれる乱れ(irregularity)を生じさせる原因が、誤差や衝突的統計性(ランダム)に起因するのではなく、力学系に内在する非線形性に起因するとの観点から、系の特徴づけを行う。本研究では、ジャイロ流体モデル(1,2)と呼ばれる運動論的効果を取り入れた流体モデルを用いて、微視的不安定性である電子温度勾配(ETG)モード及びイオン温度勾配(ITG)モードの3次元スラブ配位シミュレーションを行い、異なる温度勾配とそれに伴って変化する帯状流強度の下で、電場の揺動から得られる相関次元及びリヤプノフ指数の特性を示す。
永田 正美*; 福本 直之*; 小川 宏明; 小川 俊英; 上原 和也; 新美 大伸*; 柴田 孝俊; 鈴木 喜雄; 三浦 幸俊; 粥川 尚之*; et al.
Nuclear Fusion, 41(11), p.1687 - 1694, 2001/11
被引用回数：12 パーセンタイル：38.17(Physics, Fluids & Plasmas)コンパクトトロイド(CT)プラズマと外部磁場及びトカマクプラズマとの相互作用をJFT-2M並びにFACT装置を用いて実験的に研究した。JFT-2Mにおいて高速カメラによりCTプラズマの垂直方向のシフトを観測した。またダブルプローブ計測によりBe=1.0~1.4Tの範囲では、JFT-2Mプラズマのセパラトリックス近傍にまでCTプラズマが到達しており、さらにその後につづくトレーリングプラズマと言われる低速低密度プラズマの存在を明らかにした。さらにCTの磁場とトロイダル磁場とのリコネクションに関連した大振幅の揺動を観測した。FACT装置における外部磁場印加時のトリフト管中の挙動の観測結果をもとに、垂直方向のシフトはガン電流と外部磁場とのローレンツ力によるものであり、またトレーリングプラズマの侵入は分極電流による制動力がホール効果により減衰することによることを明らかにした。
小川 俊英; 福本 直之*; 永田 正義*; 小川 宏明; 前野 勝樹; 長谷川 浩一; 柴田 孝俊; 宇山 忠男*; 宮沢 順一*; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1911 - 1915, 1999/11
被引用回数：32 パーセンタイル：69.15(Physics, Fluids & Plasmas)姫路工大で開発したコンパクトトロイド(CT)入射装置を用いて同大学と共同で行っているJFT-2MプラズマへのCT入射実験について報告する。プラズマ中へ入射したCTは磁場の圧力を受けて進入するため、CTの運動エネルギーと磁場強度で進入距離が決まる。トロイダル磁場を0.8Tまで下げるとCT入射に伴い、多チャンネル軟X線計測器の中心コードに信号が増加する放電が得られた。このとき電子密度は急上昇し、マイクロ波干渉計の中心コードで1.7
10
m
/sの線平均電子密度の上昇率が得られている。軟X線計測器の信号が増加する最も内側のチャンネルからCTの進入を評価すると、CTの加速電圧やトロイダル磁場強度を変えた放電から、電子密度の上昇率は進入距離に依存することがわかった。Hモード中へのCT入射を試み、トロイダル磁場0.8Tで1.910m/sの電子密度上昇率が得られた。
今村 俊幸; 小出 洋; 徳田 伸二; 武宮 博
計算工学講演会論文集, 4(1), p.313 - 316, 1999/05
トカマクプラズマの計算機シミュレーションにおいて、粒子モデルと流体モデルの欠点を補う意味で電磁流体中をイオン粒子が運動する粒子-流体ハイブリッドモデルが考案されている。本モデルは、イオン粒子と電磁流体の独立した計算部分に分けられるとともに各計算部分はそれぞれスカラ,ベクトル計算機上で優れた性能を示す。また高密度プラズマ実現のため大容量メモリが要請される。本報告では、このようなモデルの計算特性とシステムに対する要請に合わせ、粒子部分をスカラ型並列計算機(SR2201)に、流体部分をベクトル計算機(VPP300)に割り当てて相互にデータ交換を行いながら1つの計算を行うハイブリッドコンピューティングの結果を報告する。
岸本 泰明; 藤田 隆明
日本物理学会誌, 52(11), p.854 - 857, 1997/00
JT-60の反転磁気シア放電実験で観測された急峻な圧力分布の変化を伴う内部輸送障壁の形成と、それによる閉じ込め改善現象について報告する。この放電においては、イオン温度のみならず、電子温度や電子密度にも顕著な障壁が形成されるのが特徴である。論文においては、輸送障壁における最大圧力勾配の半径と安全係数最小の半径が密接に連動していることに着目し、輸送障壁形成を説明する物理モデルの提案を行った。これはトカマクのトロイダル結合効果によってプラズマ中に発生する巨視的な乱流構造が、磁気シアの消失する安全係数最小の領域で分断され不連続面が形成される結果によるというものであり、完全トロイダル配位の粒子シミュレーションにおいてもその存在が確認された。
岸本 牧; 坂佐井 馨; 荒 克之; 藤田 隆明; 鈴木 康夫*
IEEE Transactions on Plasma Science, 24(2), p.528 - 538, 1996/04
被引用回数：1 パーセンタイル：4.38(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクにおける磁界計測は、内部インダクタンス等を求めるために必要なプラズマ電流分布に関する重要な情報を与える。ところが磁界計測のみからプラズマ電流分布再構成をするのは、解が一意に決まらない問題である。本研究では、磁界計測データからのトカマクプラズマ電流分布構成問題を、真空容器断面への電流最適配置化問題とみなし、この組み合せ最適化問題を解く手法として、遺伝的アルゴリズムを用いた手法とホップフィールド型ニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズムの結合手法の2つの方法を用いた。そしてこれらの手法をトカマク型核融合装置JT-60Uのダイバータプラズマに適用し、従来プラズマ電流プロファイル再構成手法として一般的に用いられている平衡コードによって得られたものと非常に良い一致が得られた。
徳田 伸二; 滝塚 知典; 岸本 泰明; 山極 満; 清水 勝宏; 石井 康友; 安積 正史; 内藤 裕志*
ANU-PRL-TP-96/01, 0, p.70 - 72, 1996/00
トカマクプラズマの運動論的な不安定性を研究する上で重要な粒子モデル・シミュレーションコードの並列計算研究を行っている。この研究は、スカラー並列計算とベクトル並列計算の両面からトカマク・プラズマのシミュレーションに適した並列計算手法の研究を目的としている。1次元静電近似粒子コード(1DPIC)および3次元電磁的ジャイロ運動論粒子コード(GYR3D)のParagon(Intel Paragon XP/256)上での並列化を行った。1DPICでは各ノードが空間のレプリカを持ち、粒子だけが分割される並列化を、また、GYR3Dでは領域分割を用いる並列化を行った。両コードともノード数に比例する並列化性能を得た。
JT-60UHモード研究グループ
JAERI-Research 95-075, 64 Pages, 1995/11
JAERI-Research-95-075.pdf:1.93MB
熱核融合炉実現のためにはエネルギー閉じ込め性能の改善が最重要課題の一つである。ITERではELMy Hモードを主要運転モードと考えている。ITER工学設計においてHモード特性に関し解明されていない問題点があり、これをITER物理R&Dとして研究を進めることが要求されている。この要求に応えるために行ってきたJT-60UにおけるHモード閉じ込めの研究の最近(1995年4月-9月)の成果をこの報告集にまとめた。高イオン温度Hモードの閉じ込め比例則、輸送特性の時間的挙動、無次元輸送実験、Hモード遷移に関する研究(パワー閾値比例則、周辺プラズマ物理量のパラメータ依存性、中性粒子の影響、H-Lバック遷移)、およびELMの発生条件についての研究結果が示されている。
佐藤 正泰; 伊世井 宣明; 石田 真一
Japanese Journal of Applied Physics, 34(6A), p.L708 - L711, 1995/06
被引用回数：10 パーセンタイル：50.19(Physics, Applied)電子サイクロトロン放射(ECE)による電子温度測定は、トカマクプラズマにおいて有力な測定手段である。数keVトカマクプラズマにおける、相対論的拡がりによるECE計測の電子温度分布測定への影響について調べた。分布測定における周波数の拡がりに対応する半径方向のずれは、現在のECE測定システムの周波数分解能に対応するずれに比べて無視することが出来ない。よって数keVトカマクプラズマの詳細な電子温度分布測定において、相対論的効果によるずれを補正する必要がある。
T.Elevant*; M.Hoek*; 西谷 健夫
JAERI-M 93-123, 20 Pages, 1993/06
重水素放電を行うJT-60Uトカマクプラズマにおいて、中性子エネルギースペクトル測定用に飛行時間法による中性子スペクトロメーターを設計した。この装置の感度、エネルギー分解能、使用可能な計数率はそれぞれ210
cm
、6kHzとした。中性子エネルギースペクトルにより、約4keV以上の中心イオン温度の情報と熱化したイオンとの反応による中性子の割合の情報はそれぞれ
10%、15%の精度で得られる。データ収集に必要な最小時間は、0.1secである。
藤枝 浩文*; 村上 好樹*; 杉原 正芳
JAERI-M 92-178, 133 Pages, 1992/11
本稿は、トカマク型核融合炉の炉心プラズマのパワーバランスを0次元モデルを用いて解き、一定の条件を満たす核融合炉の運転点を得るための計算コード(TPCコード)の使用手引書である。本コードではプラズマの形状データ、トロイダル磁場、プラズマ電流、電子密度、不純物割合、補助加熱パワーなどの内の幾つかを入力データとして、核融合出力、プラズマ蓄積エネルギー、エネルギー閉じ込め時間、放射損失パワーを計算するほか、第一壁中性子負荷やダイバータ熱負荷なども計算する。また頻繁に用いる入力データは外部ファイルとして保存可能で必要に応じて読み込むことが可能である。なお本コードでは、電子温度とプラズマ電流(あるいは電子密度)の空間で各種の出力データの等高線図を得るためのメッシュ・データを自動的に反復計算することができ、この結果は等高線図作成用プログラムの入力データとして用いられる。
栗原 研一
Fusion Technology, 22, p.334 - 349, 1992/11
真空中で成立するGrad-Shafranov方程式をDirichlet型境界条件のもとで解くことにより、トカマク・プラズマの最外殼磁気面形状を同定する新しい方法の開発結果を報告する。既存の方法を概観し、それらの検討から位置形状検出方法が具備すべき内容を指摘し、本報告の方法がそれらの内容を持つことを示す。さらに、本方法は様々な配位、位置形状のトカマク・プラズマの精度の良い実時間制御や可視化に応用可能であること、また、実用上考慮すべき磁束ループ欠損やノイズの存在に対しても充分ロバストな方法であることを示す。
坂本 慶司; 恒岡 まさき; 前原 直; 春日井 敦; 藤田 秀男*; 菊池 正也*; 山本 巧; 永島 孝; 假家 強*; 岡崎 行男*; et al.
Proceedings of the 17th International Conference on Infrared and Millimeter Waves, p.188 - 189, 1992/00
トカマクプラズマの電子サイクロトロン加熱(ECH)を想定した100GHz帯大電力発振器であるジャイロトロンの開発の現状を発表する。120GHz,500kW,100ミリ秒の仕様を持つジャイロトロンの開発及び発振実験を行い、460kW,100ミリ秒の出力及び215kW,200ミリ秒の出力を達成した。また、さらに次のステップとしてパルス幅1秒、出力500kWの長パルス型ジャイロトロンを開発し、現在その発振実験を開始した。会議では、これらのトピックスを中心に、今後の原研におけるジャイロトロンの開発計画についても発表を行う予定である。
星野 克道
JAERI-M 89-133, 341 Pages, 1989/09
電子サイクロトロン周波数帯の電磁波を利用したトカマクプラズマの加熱と診断についてまとめた。
栗原 研一; 本多 光輝*; 中村 幸治; 木村 豊秋
JAERI-M 89-126, 387 Pages, 1989/09
制御系の設計や解析に於いては、制御対象のモデル化及び制御系設計の最適化のために数多くの施行錯誤を強いられるのが普通である。DPACS/Jは、この複雑な制御系設計を計算機支援の下で効率良く実施するためのプログラム群であり、トカマクプラズマの放電制御のために開発された。本報告は、制御システム設計・解析プログラム群DPACS/Jについて、理論概要・処理機能、使用方法を述べたものであり、一般の利用者は本報告を利用手引として用いることができる。
松崎 誼; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 大塚 英男; 鈴木 紀男; 山内 俊彦; 谷 孝志; 森 雅博
Journal of Nuclear Materials, 145-147, p.704 - 708, 1987/00
被引用回数：9 パーセンタイル：66.63(Materials Science, Multidisciplinary)JFT-2Mでは放電洗浄の最適な選択・組合せにより、low Zeffプラズマ生成を目指している。これ迄テーラ型放電洗浄(TDC)、グロー放電洗浄(GDC)、ECR放電洗浄(ECR-DC)の各方式を適用し、その効果を実験した。この実験では三方式の比較を行う。三方式の主な運転パラメータはTDCでI
~20kA,GDCでI
~1.5A2,ECR-DCではP
~2.3kWである。まずマス・アナ、オージェ電子分光器で各方式の洗浄効果を観察した。TDCは酸素を主に、GDCは炭素を主に、ECR-DCでは双方を比較的良く除去する事が判明した。更に容器へ0.03Torr・lの酸素を注入、壁を汚染する。そのトカマク放電、放電洗浄を繰り返してトカマクプラズマの変化を調べた。その結果TDC、ECR-DCではVe,Prad/ne,O?V/neの減少など洗浄効果が出たが、GDCではプラズマにその様な効果は表われなかった。
河西 敏; 三浦 幸俊; 長谷川 浩一; 仙石 盛夫; 小川 宏明; 上杉 喜彦; 川島 寿人; 玉井 広史; 長谷川 満*; 星野 克道; et al.
JAERI-M 86-109, 16 Pages, 1986/07
JFT-2M用のペレット入射装置を製作し、その基本性能を調べた。最大速度約900m/s、速度の再現性80~90%。実測した速度は理想気体モデルに基づいて計算した速度の80
95%である。中性粒子入射あるいはイオンサイクロトロン周波数帯波により加熱したプラズマへの重水素ペレットの入射により、エネルギ-閉じ込め時間の増加を得た。電子温度とポロイダルベータ値は3040msの間に元のレベルまで回復する。ペレット入射後において、金属及び軽元素不純物は増加しない。
松崎 誼; 大塚 英男; 鈴木 紀男; 小川 宏明
EP-86-20, p.33 - 42, 1986/00
トカマク放電においては放電洗浄は必要不可欠なコンディショニングである。現在テーラ型放電洗浄(TDC)、グロー放電洗浄(GDC)、電子サイクロトロン共鳴プラズマによる放電洗浄(ECR-DC)が効果を上げている。これらの特性を知り、かつ効果的に高温プラズマを得るため、JFT-2Mにおいてこれらの装置を製作し実験した。その結果(1)TDCでは最適な運転は~1.510
Torrのガス圧であった。GDCではCH
等を良く生成するがH
Oはあまり生成しない。ECR-DCはTDCと良く似た特性を示す。(2)これら三方式を実際にトカマクプラズマを生成して比較した。その結果TDCやECR-DCの様に酸素不純物を除去する放電洗浄が、ワンターン電圧の低下、放射損失の減少、電子密度の増大といったパラメータを改善する。それに比べGDCは炭素不純物を減少させはするが、プラズマの改善にはあまり効果的でない。
