Ferritic insertion for reduction of toroidal magnetic field ripple on JT-60U

JT-60Uにおけるトロイダル磁場リップル低減のためのフェライト鋼装着

篠原 孝司; 櫻井 真治; 石川 正男; 都筑 和泰*; 鈴木 優; 正木 圭; 内藤 磨; 栗原 研一; 鈴木 隆博; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 三浦 幸俊; JT-60チーム

Shinohara, Koji; Sakurai, Shinji; Ishikawa, Masao; Tsuzuki, Kazuhiro*; Suzuki, Yutaka; Masaki, Kei; Naito, Osamu; Kurihara, Kenichi; Suzuki, Takahiro; Koide, Yoshihiko; Fujita, Takaaki; Miura, Yukitoshi; JT-60 Team

JT-60Uでは、実効的な加熱パワーの増加,壁安定化の利用,RFアンテナとプラズマの結合の改善等に有効と考えられるトロイダル磁場リップルの低減を目指して、フェライト鋼を導入した。導入にあたっては、完全3次元磁場粒子追跡モンテカルロコード(F3D OFMC)を利用し、運転領域を広く確保しつつ、高速イオンの閉じ込めの改善が十分に得られる、経済的な導入案を引き出すことができた。フェライト鋼はトロイダル磁場だけでなく、プラズマの平衡にかかわるポロイダル磁場も生成する。フェライト鋼とプラズマの距離は数cm程度離れているため、フェライト鋼がプラズマ自身に与える影響は小さいが、磁気センサの幾つかはフェライト鋼と1cm程度の距離しかなく、精度よくプラズマを制御したり、平衡の再構築をしたりするためには、フェライト鋼の磁気センサへの影響を考慮する必要がある。JT-60Uでは実時間制御と平衡解析のコードにフェライト鋼の磁気センサとプラズマへの影響を考慮した補正を導入し、制御と再構築に初めて成功した。また、フェライト鋼の導入により期待された高速イオンの閉じ込めの改善をF3D OFMCを用いた数値計算との比較により明らかにした。

Ferritic steel plates have been installed to improve the energetic ion confinement through reducing a toroidal magnetic field ripple. Aiming at cost-effective installation, orbit following calculations of energetic ions were performed for a design of ferritic installation on JT-60U by using the Fully three Dimensional magnetic field Orbit-Following Monte-Carlo (F3D OFMC) code. The installed ferritic steel adds the non-linear magnetic field on magnetic sensors for a plasma control and an equilibrium calculation. The code for a real-time control have been modified to take into account the magnetic field by ferritic steel. The plasma operation was successfully resumed and a real-time plasma control was successfully carried out after usual preparation processes. The heat load measurement indicates the improved confinement of energetic ions. These results are important for practical application of ferritic steel which is a leading candidate of a structural material on a demo reactor.