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佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 古河 裕之*; 西川 亘*; 小池 文博*
Plasma and Fusion Research (Internet), 6(Sp.1), p.2401145_1 - 2401145_4, 2011/12
多電子,多価電離イオンの原子過程,輻射輸送過程は、核融合装置においてはプラズマ壁相互作用や不純物輸送の観点で興味を持たれているが、波長13.5nmのEUV領域での発光は、次世代半導体リソグラフィ技術でも注目されている。Snイオンの4p-4d+4d-4f遷移で強い発光が得られ、その特性の理論的,実験的な最適化が行われているほか、GdやTbイオンを用い、波長6.5nmでも効率的な光源の実現可能性が理論的に示されている。プラズマからの放射強度、スペクトルの正確な評価のために必要な、原子物理コード、衝突輻射モデルの今後の研究課題についても述べる。
宇藤 裕康; 飛田 健次; 染谷 洋二; 高瀬 治彦; 朝倉 伸幸
Plasma and Fusion Research (Internet), 6, p.2405053_1 - 2405053_4, 2011/08
原型炉SlimCSの先進ブランケットの概念案の一つとして、リチウム鉛(LiPb)-水冷却ブランケットの概念設計を行った。LiPbに代表される液体増殖材は、現在日本で検討が進んでいる固体増殖材と比較して、リチウム燃焼によるTBR低下がなく、再利用により大幅に放射性廃棄棄物を低減できる利点を持つ。本研究では、SlimCSのようなコンパクトな炉の限られたブランケット領域でも十分なTBRを確保するため、付加的な中性子増倍材としてベリリウム(Be)ペブルを使用した概念を提案する。Beの使用上限温度を満たすため、管内にBeペブルと冷却管配置した二重管構造を採用した。LiPbはトリチウム回収のために、非常にゆっくりと循環させ、SiC/SiC管で覆われた冷却管によって冷却される。本概念では、中性子壁負荷5MW/m
の条件で固体増殖-水冷却ブランケットに近いTBRが得られた。本発表では、液体増殖ブランケット概念の詳細と工学的な課題について示す。
染谷 洋二; 飛田 健次; 宇藤 裕康; 高瀬 治彦; Liu, C.; 朝倉 伸幸
Plasma and Fusion Research (Internet), 6, p.2405108_1 - 2405108_4, 2011/08
原型炉SlimCSのために、新たなブランケット概念として、トリチウム増殖材(Li
SiO or Li
O)と中性子増倍材(Be
Ti)を混合させた概念を提案している。この概念の冷却材条件は亜臨界条件(23MPa)を採用しており、ブランケットでの冷却材入口及び出口温度は290
Cと360Cである。1次元コードANIHEATを用いて解析した結果、LiO及びBeTiとの混合ブランケットにおいて、ブランケット厚さが0.48mのときに目標の正味トリチウム生成率(
1.05)を確保できることがわかった。しかしながら、亜臨界条件での冷却材と構造材であるF82Hとの共存性に懸念がある。そこで、われわれは軽水炉(PWR)において実績豊富な加圧水条件(15.5MPa)を採用し、ブランケット設計を行った。冷却材の入口及び出口温度は290Cと330Cとした。加圧水条件にすることによりブランケットでの冷却材温度差は亜臨界条件よりも30C低下することからブランケット内部の冷却配管距離を短くする必要がある。本研究では、加圧水条件での混合増殖材ブランケットを提案するとともに亜臨界条件の場合と比較検討を行う。
Bierwage, A.; 藤堂 泰*; 相羽 信行; 篠原 孝司; 石川 正男; 矢木 雅敏
Plasma and Fusion Research (Internet), 6, p.2403109_1 - 2403109_5, 2011/08
The nonlinear dynamics of energetic particles in tokamak plasmas and their interaction with MHD modes have previously been studied using models which include only the most essential ingredients in order to understand the fundamental processes. Work is now underway to carry out simulations with more detailed models in order to enhance our predictive capabilities with respect to the excitation of MHD modes and energetic particle transport, which is expected to play an important role in burning plasmas. The present work focuses on the role of the equilibrium geometry, comparing results obtained for circular and for realistic flux surface geometry. For this purpose, earlier studies of so-called Abrupt Large-amplitude Events (ALE) in JT-60U are revisited. The simulations are carried out with the hybrid code MEGA. For the simple geometry, results obtained with another hybrid code, HMGC, serve as a benchmark, which may show how the choice of the numerical implementation affects the results.
林 伸彦; 本多 充; 星野 一生; 濱松 清隆; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 小関 隆久; 福山 淳*
Plasma and Fusion Research (Internet), 6(Sp.1), p.2403065_1 - 2403065_8, 2011/08
Development and integration of models for the whole tokamak plasma have progressed on the basis of experimental analyses and first principle simulations. Integrated models of core, edge-pedestal and scrape-off-layer (SOL)-divertor clarified complex and autonomous features of reactor relevant plasmas. The integrated core plasma model including an anomalous transport of alpha particles by Alfv
n eigenmodes is developed in the core transport code TOPICS-IB and indicates the degradation of fusion performance. The integrated rotation model is developed in the advanced transport code TASK/TX and clarifies the mechanism of alpha particle-driven toroidal flow. The transport model of high-Z impurities is developed and predicts large inward pinch in a plasma rotating in the direction counter to the plasma current. TOPICS-IB is extended to include the edge-pedestal model by integrating with the stability code, simple SOL-divertor and pellet models, and clarifies the mechanism of pellet triggered ELM. The integrated SOL-divertor code SONIC is further integrated with TOPICS-IB and enables to study and design operation scenarios compatible with both the high confinement in the core and the low heat load on divertor plates.
今澤 良太; 河野 康則; 小野 武博; 草間 義紀
Plasma and Fusion Research (Internet), 6(Sp.1), p.2402032_1 - 2402032_5, 2011/08
ITERにおけるポロイダル偏光計測では、プラズマに入射したレーザー光を計測室に戻すために、真空容器内のブランケットモジュール(BM)にレトロリフレクター(RR)を設置する。プラズマからRRへの熱負荷が非常に大きいにもかかわらず、RR専用の冷却配管の設置は困難な状況にあり、BMへの熱伝導による受動的な冷却が計画されている。本研究では初めてRRにおける熱,静構造及び光学解析を統合的に行い、通常のRRとテラス型レトロリフレクターアレイ(TERRA)の2つのタイプについて、計測室に戻るレーザー光の光量,位相及び偏光角の変化を定量的に評価した。本研究では、BMを簡略化したステンレス鋼の構造体として模擬し、RRを冷却配管から10mmだけ離して設置した。その結果、通常のRRの場合、入射光パワーの69%の光パワーが計測室に戻り、その位相分布には
rad程度のバラつきが、偏光角には0.06程度の変化が発生することを明らかにした。またTERRAの場合、入射光パワーの49%の光パワーが戻り、その位相分布には
rad程度のバラつきが、偏光角には0.06程度の変化が発生することを明らかにした。以上より、RRに関する統合的な解析・評価手法を確立した。
森 雅博; 鎌田 裕; 石田 真一; Barabaschi, P.*
no journal, ,
JT-60SA計画は、幅広いアプローチ協定の一部として日欧共同で実施されているサテライトトカマク計画と、日本の国家プログラムの共同事業として実施されている。本計画の総括的ミッションは、ITERの研究を支援し、また原型炉に向かってITERを補完することにより、核融合発電プラントの早期実現に貢献することである。JT-60SAは、ブレークイーブン級の高温重水素プラズマを、プラズマ諸過程の特徴的時間スケールよりも長時間維持できる装置で、壁のない場合の理想MHD安定限界を超える高ベータプラズマの完全非誘導定常運転を追求するとともに、ITERに適用できる高閉じ込め高密度プラズマ領域を確立する。これらのプラズマ領域を研究するために、JT-60SAは、超伝導コイルを備え、さまざまな形状のプラズマの運転ができるように設計されている。計画は今、建設段階にあり、2016年の運転開始を目指している。実施機関である欧州のF4Eと日本の原子力機構は、11の調達取り決めを締結し、これに従って機器製作を進めているところである。さらに、JT-60建屋の中の幾つかのシステムは既に計画通りに解体しており、本計画は、装置完成に向けて着実に進展している。
廣田 真; 相羽 信行
no journal, ,
アルフベン固有モード(AE)の励起と抑制の物理機構が近年注目を集めている。最近の実験では高速粒子によって駆動されたAEが磁気流体(MHD)方程式の非線形性によって、他のモードを励起する現象が観測されており、どの程度の効率でエネルギーがモード間を伝達しているかを理論的に説明することはAEの飽和レベルを知るための重要な問題である。本研究ではMHDの弱非線形摂動を支配する運動方程式を変分原理によって導き出し、それをプラズマの変位のみで記述することに成功した。モード間の結合の強さ(結合係数)は、線形の固有関数を三次オーダーのポテンシャルエネルギーに代入することで評価することができる。この手法はどんな平衡配位におけるAEにも適用することができ、数値的な結合係数の評価を実形状のトカマクにおいて行うことに成功した。
Jolliet, S.; 井戸村 泰宏
no journal, ,
In this work, the gyrokinetic model of the GT5D code is extended to include an arbitrary number of ion species. First, the implementation of a collisionless, multiple-species gyrokinetic model is presented and compared to the single species model. Linear simulations are then presented and compared to analytical and numerical results. Then, the implementation of a recently proposed multiple-species collision operator is presented. This approximated linear operator has all the physical (conservation of density, momentum and energy, H-theorem) and mathematical (self-adjointness) properties desired to accurately describe neoclassical processes, while the usual linearized Landau operator does not satisfy H-theorem and is not self-adjoint when species have different temperatures. The implementation is presented and compared to the single-species case. Finally, several numerical tests are presented.
