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中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08
被引用回数：19 パーセンタイル：82.55(Materials Science, Multidisciplinary)A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 
10
m
and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.
朝倉 伸幸; 星野 一生; 清水 勝宏; 新谷 吉郎*; 宇藤 裕康; 徳永 晋介; 飛田 健次; 大野 哲靖*
Journal of Nuclear Materials, 463, p.1238 - 1242, 2015/08
被引用回数：12 パーセンタイル：70.51(Materials Science, Multidisciplinary)ダイバータ設計において、平衡コイルの配置を工夫してダイバータ板への磁力線の連結長を増加する「先進ダイバータ」の検討が注目されている。非常に大きな熱流の低減が求められる原型炉のダイバータ設計への適応を考察するため、コイル配置とプラズマ平衡配位の検討し1-2コのインターリンクコイルを設置することで、小型化したスーパーXダイバータ設計が可能であることを示した。さらに、上記のShort-SXDについてダイバータプラズマのシミュレーションを開始した。通常と異なるダイバータや磁力線の形状における計算用メッシュの作成を行い、500MWのプラズマ熱流が周辺部に排出される条件で、アルゴンガスを入射することで放射損失パワーを92%程度まで増加することにより、完全非接触ダイバータが生成する結果が得られた。標準磁場形状のダイバータでは同条件で完全非接触ダイバータは得らレなかったことから、磁場形状の工夫によるダイバータプラズマ制御の効果を明らかにした。最大ピーク熱負荷も標準形状のダイバータと比較して10MW/m
程度に低減できたが、プラズマ熱流よりも再結合プロセスが寄与するため、このプロセスのモデリング検討が重要と思われる。
中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.
Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10
In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to 
3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H
emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.
坂本 瑞樹*; 大野 哲靖*; 朝倉 伸幸; 星野 一生
プラズマ・核融合学会誌, 90(8), p.473 - 479, 2014/08
国際熱核融合実験炉ITERの建設が進む中、近年、原型炉(DEMO)に関する課題が活発に議論され、国内では文部科学省の原子力科学技術委員会核融合研究作業部会の下に「核融合原型炉開発のための技術基盤構築の中核的役割を担うチーム(合同コアチーム)」が作られ、IAEAではDEMO Programme Workshopが開催されている。このような背景の中で、直線型プラズマ生成装置の果たす役割とDEMOにおけるダイバータ設計の課題を議論する。直線型プラズマ生成装置の研究状況についての説明、トカマクDEMOでのダイバータの役割と熱粒子制御における課題の説明、現状のDEMO概念とダイバータ検討の概要、DEMO設計で重要な役割を果たすダイバータシミュレーションとモデリングの開発課題について解説する。
河上 翔*; 柴田 欣秀; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 滝塚 知典*; 河野 康則; 岡本 征晃*
Physics of Plasmas, 20(11), p.112507_1 - 112507_6, 2013/11
被引用回数：2 パーセンタイル：8.92(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、ネオンガスパフディスラプションの電流クエンチの初期フェイズにおけるプラズマ電流減衰時間は、内部インダクタンスの増加率によって大きく影響されることが分かっていた。このフェイズにおいて内部インダクタンスが増加する理由を調べるために、電子温度(抵抗率)分布と電流密度分布の時間変化に着目し、数値計算を実施した。その結果、内部インダクタンスが増加する理由を解明した。電流クエンチ開始直後の電流密度分布は、数値計算で得られる定常状態での電流密度分布より広い分布をしており、電流密度分布はその後中心ピークした形へ変化していき、それに伴い内部インダクタンスが増加することを明らかにした。
朝倉 伸幸; 新谷 吉郎*; 飛田 健次; 星野 一生; 清水 勝宏; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 中村 誠; 大野 哲靖*; 小林 政弘*; et al.
Fusion Science and Technology, 63(1T), p.70 - 75, 2013/05
ダイバータの物理設計ではその形状を工夫して非接触プラズマを生成・制御するとともに、平衡コイルの配置と電流値の配分を工夫してダイバータ板への磁力線の連結長を増加する磁場形状の検討が注目され、「先進ダイバータ」と呼ばれている。非常に大きな熱流(500-600MW)の低減が求められる原型炉のダイバータ設計への適応を考察するため、ダイバータ形状や磁場配位を生成する平衡コイルの配置を検討した。プラズマ平衡コードTOSCAを用い、平衡コイルをトロイダルコイルの外側に設置する条件で、先進ダイバータの代表例である「スーパーXダイバータ」及び「雪結晶型ダイバータ」を形成可能なコイル配置及び電流の検討を行った。その結果、平衡コイルをトロイダルコイルの外側においた場合でも、先進ダイバータ磁場配位が可能であることがわかり、その初期結果を報告する。前者の場合はダイバータ板の受熱面積は通常の約3倍に、磁力線長も30%増加可能であるが、ダイバータ配位を形成するコイルには大電流が必要になる。後者では、六重極ヌル点の制御の困難さ、主プラズマ形状への影響、一部の中心ソレノイドに非常に大きな電流が必要であることがわかった。
朝倉 伸幸; 新谷 吉郎*; 飛田 健次; 星野 一生; 清水 勝宏; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 中村 誠; 大野 哲靖*; 小林 政弘*; et al.
Fusion Science and Technology, 63(1T), p.70 - 75, 2013/05
被引用回数：14 パーセンタイル：72.14(Nuclear Science & Technology)近年、ダイバータの物理設計において、平衡コイルの配置と電流値の配分を工夫してダイバータ板への磁力線の連結長を増加する磁場形状の検討が注目され、「先進ダイバータ」と呼ばれている。非常に大きな熱流の低減が求められる原型炉のダイバータ設計への適応を考察するため、ダイバータ形状や磁場配位を生成する平衡コイル(PFC)の配置を検討した。プラズマ平衡コードTOSCAを改善し新たに2つのパラメータを導入することにより、PFCをトロイダルコイル(TFC)の外側に設置する条件で、先進ダイバータの代表例である「スーパーXダイバータ」を形成可能なコイル配置及び電流の検討を行った。その結果、PFCをTFCの外側においた場合でも、先進ダイバータ磁場配位が可能であることがわかり、その初期結果を報告する。ダイバータ板の受熱面積は通常の約2倍程度の増加であるが、磁力線長も40-70%増加可能である。一方、ダイバータ配位を形成するコイルには大電流が必要になる。「雪化粧型ダイバータ」の検討を行い、六重極ヌル点の制御の困難さ、主プラズマ形状への影響、一部の中心ソレノイドに非常に大きな電流が必要であることがわかった。
梶田 信*; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 高村 秀一*; 大野 哲靖*; 伊丹 潔
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405121_1 - 2405121_4, 2012/09
Recently, enhancement of the initiation of arcing on divertor surfaces has been pointed out due to the surface morphology change and transient heat loads, such as ELMs and disruptions. Inside the vacuum vessel, it seems that the arcing has been frequently observed, and the existences are more or less recognized. However, it is likely that arcing or breakdown phenomena take place not only inside the vessel, but also outside the vessel. In this study, we will report that a diagnostic mirror in JT-60U, which was located outside the vacuum vessel, for Thomson scattering measurement optics in JT-60U has been seriously damaged by some discharge phenomena. Because the damages were so fatal that the mirror had to be replaced after the breakdown. Details of the characteristics of the damage are revealed from the observation of the trails. Furthermore, the mechanism to cause the damages is discussed based on the observation. Many fine trails were found on the surface. The trails could be categorized into two different types with respect to the trail width. It is thought that surface discharge was initiated on the mirror. The mechanisms to lead the damages were discussed based on the observation. This study issues warning on the components to be installed in ITER and future fusion devices both inside and outside the vacuum vessel.
柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 岡本 征晃*; 諫山 明彦; 栗原 研一; 大山 直幸; 仲野 友英; 河野 康則; 松永 剛; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 6, p.1302136_1 - 1302136_4, 2011/10
トカマクで発生するディスラプション時の電流減衰時間のモデルとして、プラズマインダクタンス
とプラズマ抵抗
のみで電流減衰時間を表現する
モデルがその簡便さから使用されている。しかし、過去の著者らの研究において、(1)JT-60Uの密度限界ディスラプションでは電流減衰初期のプラズマインダクタンスの時間変化が電流減衰時間に大きく影響を与えているためモデルは実験結果を再現することができないこと、及び(2)プラズマインダクタンスの時間変化を考慮した「改良モデル」を用いることにより実験結果が再現できることがわかった。また、今回、このモデルの適用範囲が拡大できるか明らかにするため、別の原因で発生したディスラプションに対してモデルの検証を行った。対象としてはJT-60Uで発生した高
ディスラプションのデータを用いた。その結果、前回同様、プラズマインダクタンスの時間変化を考慮することにより実験での電流減衰時間とモデルによる予測値がよく一致することがわかった。このことは、ディスラプションの発生原因が異なる場合でもプラズマインダクタンスの時間変化を考慮した改良電流減衰モデルで電流減衰時間が記述できることを示している。
田中 康規*; Smirnov, R. D.*; Pigarov, A. Y.*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 上杉 喜彦*; 大野 哲靖*
Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1106 - S1110, 2011/08
被引用回数：10 パーセンタイル：57.01(Materials Science, Multidisciplinary)トカマク型核融合プラズマ装置の炭素材ダイバータ部には、高エネルギー密度流束が照射されるため、ダイバータ面からカーボンダストが発生する。このカーボンダストの発生は、ダイバータ板・第一壁の損耗,燃料トリチウムの取り込み・放射化,炉心プラズマ中への不純物混入等多くの問題に関与する課題である。このため、このダスト輸送を詳細に把握し制御することが重要である。本報では、ダスト輸送コードDUSTTを改良し、JT-60Uの背景プラズマに対して適用できるようにした。背景プラズマのパラメータはUEDGEコードを用いて計算し、この背景プラズマ中でのダスト粒子の3次元挙動を計算した。本計算においては、ダスト粒子の質量保存,エネルギー保存式も同時に解き、ダスト粒子の半径変化,温度変化も計算している。その結果、ダスト粒子の寿命はその軌道の最終段階でのイオン密度に依存することがわかった。
朝倉 伸幸; 芦川 直子*; 上田 良夫*; 大野 哲靖*; 田辺 哲朗*; 仲野 友英; 増崎 貴*; 伊丹 潔; 河野 康則; 川端 一男*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 87(7), p.485 - 486, 2011/07
2011年の5月に2つのITPAトピカルグループの会合が開催された。「スクレイプオフ層とダイバータ物理」トピカルグループはフィンランドで、及び「計測」トピカルグループはオランダで、それぞれ単独で会合を開催した。日本側ITPA委員から合計8名が出席し、活発な議論を行った。それぞれのトピカルグループの次回会合予定(それぞれ2012年1月、及び2011年10月)もあわせて示した。
梶田 信*; 波多江 仰紀; 伊丹 潔; 大野 哲靖*; 仲野 友英
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.157 - 162, 2010/08
Feasibility study of the divertor Thomson scattering measurement system for JT-60SA is carried out. A case study of different optical configuration reveals that both laser transmission optics and collection optical system are to be embedded in the lower narrow port plug. From the perspective of the laser induced damage threshold, the size and the material for the laser transmission mirror are assessed. Moreover, the performance of the detection system with using polychromator is investigated by use of numerical method, and the transmission wavelength ranges of optical filters are optimized. It is shown that four detector channels are at least necessary for the polychromator, and the measurement accuracy becomes best when the detector channel is six.
朝倉 伸幸; 仲野 友英; 増崎 貴*; 芦川 直子*; 上田 良夫*; 田辺 哲朗*; 大野 哲靖*
プラズマ・核融合学会誌, 86(2), P. 124, 2010/02
第13回ITPA「SOLダイバータ物理」トピカルグループ会合の概要を報告した。
柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 岡本 征晃*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 栗原 研一; 仲野 友英; 大山 直幸; 河野 康則; 松永 剛; et al.
Nuclear Fusion, 50(2), p.025015_1 - 025015_7, 2010/01
被引用回数：17 パーセンタイル：52.35(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのディスラプション時のプラズマ電流の減衰時間を計測データ及び平衡解析から得られた値を用いて詳細に評価した。まず、電子温度を電子サイクロトロン放射及びヘリウムI線強度比から独立に評価し、それぞれの値から得られたプラズマ抵抗値を
モデルに適用して電流減衰時間を算出した。その結果、実験での電流減衰時間が長い(
100ms)領域ではモデルから算出した電流減衰時間は実験値と同程度であるが、電流減衰時間が短くなるにつれモデルでの値が実験値よりも大きくなり、実験での電流減衰時間が10ms程度の領域ではモデルでの値は1桁程度大きく評価されることがわかった。次に、内部インダクタンスをCauchy Condition Surface法により評価するとともに、内部インダクタンスの時間変化を考慮するようにモデルを改良した。その結果、広い電流減衰時間の範囲(10100ms)に渡り実験値と近い値が得られ、内部インダクタンスの時間変化の効果が重要であることがわかった。
上田 良夫*; 日野 友明*; 大野 哲靖*; 高木 郁二*; 仲野 友英; 田辺 哲朗*; 梶田 信*; 福本 正勝
プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.684 - 694, 2009/10
特定領域科学研究費補助金「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューの一部を発表代表者は担当し、JT-60Uの30秒Hモード放電における水素蓄積量と壁温,炭化水素発生量との関係について述べた。グリンワルド密度の50%程度の放電ではプラズマ容器の温度の違いによって水素の蓄積傾向が異なった。すなわち、壁温300
Cではショットを繰り返すごとに水素蓄積量は減少したが、壁温150Cでは緩やかに減少し、壁温80Cではほとんど増減しなかった。他方、グリンワルド密度の70%以上の高密度放電では壁温によらず水素蓄積量はショットを繰り返すごとに上昇した。この高密度放電ではダイバータ板からの炭化水素発生量の増加とともに水素蓄積量は増加した。これは、発生した炭素が再び堆積する際に水素を取り込み水素の蓄積量を増加させたためと解釈される。
朝倉 伸幸; 大野 哲靖*; 田中 宏彦*; 川島 寿人; 仲野 友英
Journal of Nuclear Materials, 390-391, p.364 - 367, 2009/06
被引用回数：4 パーセンタイル：30.49(Materials Science, Multidisciplinary)周辺プラズマ研究では、非拡散的なプラズマ輸送が多くの装置で静電プローブや高速カメラにより観測されている。JT-60Uでは、低・高磁場側SOLに設置した3台の可動静電プローブにより揺動測定を行い、統計的手法等により揺動特性とプラズマ流に及ぼす影響の理解を進めている。イオン飽和電流の揺動から得られた統計確率関数における歪み(Skewness)は、非拡散輸送の発生確率とともに大きくなるが、Lモードプラズマでは低磁場側赤道面で大きく、ダイバータや高磁場側SOLでは小さく非対称となる。さらに、赤道面外側10cm程度まで歪みが大きいことから、非拡散的揺動は特に低磁場側赤道面で現れ、SOLプラズマの拡散に影響を及ぼしていると推測される。一方、Hモードプラズマで揺動レベルは3か所とも大きいが、非拡散的揺動は外側2cm程度までしか見られないことから、揺動の大きさが異なるものと思われる。さらに、SOLプラズマは低磁場側SOLから高磁場側ダイバータへ磁力線に沿い流れるが、揺動輸送がSOLプラズマに及ぼす影響について議論する。
田中 宏彦*; 大野 哲靖*; 朝倉 伸幸; 辻 義之*; 川島 寿人; 高村 秀一*; 上杉 喜彦*; JT-60Uチーム
Nuclear Fusion, 49(6), p.065017_1 - 065017_7, 2009/06
被引用回数：38 パーセンタイル：78.35(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UトカマクのLモードプラズマにおいて、強・弱磁場側のスクレイプオフ層の静電揺動の特性を高速掃引プローブにより計測し、確率密度関数を用いた統計解析結果を発表した。弱磁場側の赤道面付近では非拡散的輸送(Blob)による間歇的なバーストが頻繁に発生していることが観測された、一方、強磁場側ではイオン飽和電流揺動の確率密度関数はガウス分布に近い。バースト信号の持続時間と待ち時間の統計性を調べたところ、弱磁場側の持続時間はべき状則に従い、弱磁場側の揺動が自己相似性を有していることを示している。また自己相関時間解析では、弱磁場側の信号の相関時間は強磁場側に比べて非常に長いことが示された。既存の条件付平均化法(conditional averaging method)を用いて、弱磁場側のバースト信号について解析を行う際、ノイズの影響を低減するために、新たにVITA(Variable Interval Time Averaging)法を適用し、本手法がバースト形状の再構成に極めて有用な方法であることが明らかになった。
井戸村 泰宏; 吉田 麻衣子; 矢木 雅敏*; 田中 謙治*; 林 伸彦; 坂本 宜照; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 相羽 信行; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 84(12), p.952 - 955, 2008/12
2008年の秋季に、ITPAに関する6つの会合(「輸送と閉込め物理」,「周辺及びペデスタル物理」,「MHD安定性」,「統合運転シナリオ」,「高エネルギー粒子物理」,「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」)が開催された。前回までのグループが再編成されグループ名も改称されるとともに、新議長,新副議長が就任し、各国の委員も更新された。各会合の詳細と次回会合の予定(開催日程,場所)等を報告する。
朝倉 伸幸; 川島 寿人; 大野 哲靖*; 松永 剛; 仲野 友英; 大山 直幸
Journal of Physics; Conference Series, 123, p.012009_1 - 012009_11, 2008/00
被引用回数：5 パーセンタイル：82.8(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uトカマクでは可動静電プローブによるスクレイプ・オフ層プラズマの高速測定が行われELMにより排出された熱・粒子の伝搬が測定されている。第一壁への熱負荷を増加する要因と考えられる磁力線方向に伸びた線状のプラズマ束(フィラメント)の運動について、初めて測定された高磁場側スクレイプ・オフ層での結果と低磁場側での伝搬特性とを比較した。イオン飽和電流の高速測定により複数のピークが観測され、プローブ位置をフィラメントが通過したと考えられる。フィラメントは、高磁場側ではセパラトリクス付近で特に多く観測され、トロイダル方向へ回転しながらダイバータ方向へ高速(イオン音速)で移動する。複数のピークの時間間隔とそれぞれのピークの時間幅から、フィラメントのトロイダルモード数は1525、ポロイダル方向の広がりは、24cm程度と評価される。低磁場側での観測結果は、モード数は約1.5倍、大きさは同程度であることを示唆する。さらに、フィラメントが通過した後、プラズマ流の逆流が高磁場側SOLの広い範囲で観測され粒子や不純物イオンの輸送に大きく影響を及ぼすと考えられる。
梶田 信; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 坂口 亙*; 西島 大*
Applied Physics Letters, 91(26), p.261501_1 - 261501_3, 2007/12
被引用回数：41 パーセンタイル：79.61(Physics, Applied)ヘリウム照射損傷を受けたタングステンのナノ秒レーザーを用いたアブレーションを、分光法を用いて調べた。表面温度が十分に高い状態(
15001600K)で、タングステンにヘリウムプラズマを照射すると表面にサブマイクロサイズのホール/バブルの形成が確認された。損傷なしのタングステンからは1J/cm以下では発光が観測されないが、ヘリウム照射を行ったタングステンからの発光は閾値が0.2J/cmと著しく減少した。レーザー照射によるホール/バブルの破裂が、アブレーション閾値の減少を生む原因となっていると考えられる。
