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宇藤 裕康; 高瀬 治彦; 坂本 宜照; 飛田 健次; 日渡 良爾; 森 一雄; 工藤 辰哉; 染谷 洋二; 朝倉 伸幸
no journal, ,
トカマク型原型炉においてバナナ型セグメントによる増殖ブランケットの保守交換を行う場合、プラズマ位置安定性に寄与する導体シェルはトロイダル方向に分割する必要があり(TFコイル本数の3倍:現設計では48分割)、単純にセグメント間に切れ目を入れた短冊構造の導体シェルでは垂直位置安定性は大きく低下する。そのため、増殖ブランケット後方に鞍型構造やループ型構造の導体シェル形状により位置安定性の改善が必要である。本研究では、位置安定性と保守交換を両立する導体シェルを含む炉内機器構造の設計指針を明らかにするため、実形状の導体シェルおよび電磁構造物を考慮した3次元モデルに制御コイル等を含めた解析により、導体シェル形状等の設計パラメータの異なる構造モデルの制御コイルパワーと外乱時の最大変位量の評価を行った。解析の結果、各導体シェル構造モデルとも制御コイルパワー10MW以下、最大変位量10cm以下となっており、導体シェル形状、電気伝導率、保守用垂直ポートの有無の違いによる差は10%程度であることが明らかになった。発表ではこれらの検討結果を踏まえた導体シェルと遠隔保守概念設計との課題について報告する。
河合 智賀; 井戸村 泰宏; 前山 伸也*; 小川 雄一*
no journal, ,
磁化プラズマ乱流における流れの構造形成と自己組織化の関連を検討するため、電子乱流のエネルギースペクトル構造をジャイロ運動論的シミュレーションによって評価した。プラズマ密度や電子とイオンの温度比によって反磁性回転に起因する波の分散が変わり帯状流の構造形成の有無に影響すること、また乱流の飽和振幅の大小に依存して自己組織化によるエネルギーの逆カスケードのほか変調不安定性のような直接相互作用から帯状流が形成される過程が見られることが確認された。これらの結果より、電子乱流の構造がプラズマの巨視的パラメータによって大きく変化することを明らかにした。
井上 多加志; 草間 義紀; 杉本 誠; 奥野 清; 中嶋 秀夫
no journal, ,
現在ITERは、サイトである南仏サンポール・レ・デュランスにおいて建屋の建設が急ピッチで進められており、並行して、参加7極ではITERの核となる機器の設計・製作が進展している。TFコイル実機用導体の日本分担分の製作は既に完了した。TFコイル、CSコイル導体についても実機製作に着手している。中性粒子入射装置(NB)では、実機の製作に先立って伊・パドバにNB実機試験施設(NBTF)を建設し、実機と同等の電源、NB装置を持ち込んで試験を行う計画である。日本は1MV直流高電圧の絶縁技術が必要な電源高電圧部、HVブッシングの調達を担当しており、2015年10月に高電圧電源の第一陣を船積みし、一路イタリアに向けて出航させた。本講演では、日本が調達する電子サイクロトロン加熱装置の水平ランチャー、ブランケット遠隔保守装置、計測機器(ポロイダル偏光計、周辺トムソン散乱計測装置、ダイバータ不純物モニタ、ダイバータ赤外サーモグラフィ等)、ダイバータ外側ターゲット、テストブランケットモジュール(TBM)の設計、R&D、及び調達について概要を報告する。
宮田 良明; 鈴木 隆博; 浦野 創; 武智 学; 井手 俊介
no journal, ,
トカマク型核融合装置におけるプラズマ平衡制御では、プラズマ形状再構築システムが磁気センサーやポロイダル磁場コイルなどの磁気計測器の計測値からプラズマ諸量を同定し、同定したプラズマ諸量を目標値に近付けるように平衡制御コントローラがフィードバック制御手法でアクチュエータを操作する。今回、JT-60SAにおいて想定される磁気計測器ノイズが平衡制御に与える影響を定量的に評価した結果と共に、その影響を緩和する方法を報告する。
野澤 貴史; 大久保 成彰; 小沢 和巳; 谷川 博康
no journal, ,
DEMO炉の液体増殖ブランケット概念の一つに、絶縁・断熱を主目的とした機能材料としてSiC/SiC複合材料を活用する案がある。本概念では、機能を担保するため構造安定性を考慮した材料設計が重要で、そのため求められる機能に及ぼす損傷の影響を幅広く理解する必要がある。本研究は、複合材料を含む様々なSiC材料の電気特性に及ぼす損傷効果を明らかにし、課題を整理する。具体的には、機械的なマクロ損傷、照射によるミクロ損傷について、交流インピーダンス法を用いた解析、微細組織観察より評価を行う。
若狹 有光; 行川 正和; 浦野 創; 林 伸彦; 井手 俊介; 小関 隆久
no journal, ,
EDASは、幅広いアプローチ活動(BA)の一環であるイーター遠隔実験センターのために開発される実験データ解析ソフトウェアである。EDASの目的は、実験参加者がデータ解析を遂行するための基本的な環境を提供し、データ解析ソフトウェアの信頼性と実用性を実証し、ITER遠隔参加に向けた技術的なプラットホームを確立することである。EDASは、統合データ解析・表示(eGis), プラズマ平衡解析(eSurf), 空間分布データ解析(eSlice)の3つのソフトウェアで構成される。本発表では、現在までの開発状況を報告する。
松山 顕之; 相羽 信行; 矢木 雅敏
no journal, ,
ITERの重要課題である逃走電子制御に関し、逃走電子ビームのエネルギースペクトルを考慮したMHD平衡コードの開発の現状について報告する。原子力機構で開発した5次元モンテカルロコードETC-Relを用いることでディスラプション時の逃走電子発生過程の特徴を反映した分布関数を評価し、平衡計算に取り込む。ビーム慣性によるシャフラノフシフトの増加など逃走電子ビーム制御にとって重要となる物理機構を議論する。
中庭 浩一; 田中 浩; 若井 栄一; 横峯 健彦*
no journal, ,
IFMIF/EVEDA事業では、リチウムターゲット施設の工学実証試験を実施しており、ターゲット部の流路の幅が実機の1/2.6スケールであるEVEDA Li試験ループ(ELTL)の実証試験を2014年10月まで実施してきた。本研究では、ELTLの実証試験の中で調べたキャビテーション現象の発生条件や抑制方法等を詳細に検討するため、ターゲットアセンブリ、その下流側流路の配管及びその先のクエンチタンクの流路を模擬した小型水流動試験装置を製作した。また、この装置は下流側配管やクエンチタンクへの流入方法を改良した条件でも試験ができるように試作した。今回の評価では、水温を約3-15
Cの条件にして、ターゲットの流速を8-15m/s、その雰囲気圧力を30kPa-大気圧の範囲で変化させ、その時の流動安定性を調べると共に、ターゲット下流配管の噴流衝突部付近に加速度センサーを取り付けて、振動計測を行った。その結果、ターゲットでは比較的安定して流動することを確認した。また、圧力が低下していくと、ELTLで調べたキャビテーション現象と類似した振動が発生し、流速が増加していくとその値が徐々に増大することが分かった。さらに、この計測結果を基に周波数解析、及び評価した内容も併せて報告する。
設楽 弘之; 高橋 幸司; 小松崎 学*; 磯崎 正美; 小林 則幸*; 阿部 輝雄*; 阿部 岩司; 小田 靖久; 池田 亮介; 小林 貴之; et al.
no journal, ,
調達予定のITER水平ポートECランチャーにおいて、ミリ波伝送設計手法の評価のためランチャー内ミリ波伝送部の上段列モックアップを製作、低パワー試験を行った。実機では8本のミリ波ビーム(本試験では四隅の4本のビームを模擬)を重ねあわせたうえで、出射角可変化ミラーにより目的とする方向を設定しプラズマに入射する。本試験では各ビームのミリ波ビームのパワー分布をランチャー内、出口後などで計測、設計値との比較を行った結果、設計手法の妥当性の確認ができた。
井口 将秀; 櫻井 武尊; 稲垣 隆; 田中 信彦; Hwang, S.*; 猪野 昌信; 中平 昌隆; 辺見 努; 松井 邦浩; 小泉 徳潔
no journal, ,
原子力機構は、これまでに実施してきたITER TFコイル構造物の製作技術を検証する中規模及び実規模の試作結果を基にTF構造物製作要領を策定し、2012年8月にTFコイル構造物の第1号機の製作を開始した。第1製作ステップである溶接によってコの字形状を製作するステップでは、試作試験結果から設定した管理値が
10mmの溶接変形量であるのに対し、最大+3.7mmの溶接変形に抑えることに成功した。試作試験結果より決定した製作方法の妥当性が確認できたことから、2号機目以降の製作を部分的に開始している。第1製作ステップ以降についても、試作試験で策定した製作要領の妥当性を第1号機で確認した後に、次号機以降の製作を開始しており、現在4号機目の製作を開始している。
林 伸彦; 清水 勝宏; 星野 一生; 本多 充
no journal, ,
トカマクプラズマにおいて不純物はダイバータ板の熱負荷を低減する重要な役割を担う。しかし、不純物がSOL/ダイバータプラズマを通って炉心に入れば、炉心の不純物蓄積でエネルギー閉じ込め性能を低下させる恐れがある。SOL/ダイバータと炉心領域の不純物輸送と、ダイバータ板の熱負荷と炉心閉じ込め性能を矛盾なく調べるために、炉心の不純物輸送コードIMPACTを開発、炉心統合コードTOPICSに結合し、さらにダイバータ統合コードSONICの不純物部分のモンテカルロコードIMPMCに結合する。その中で特に、流体コードであるIMPACTとモンテカルロコードIMPMCとを結合するためのモデリングについて報告する。
戸塚 俊之; 末岡 通治; 松川 誠; 小関 隆久
no journal, ,
国際核融合炉ITERのサテライト・トカマク装置であるJT-60SAでは、BA活動の一環として2017年度に遠隔実験のデモンストレーションを予定している。このデモンストレーションでは、JT-60SA中央制御室のPCと同等の機能を原子力機構六ヶ所核融合研究所に設置されるIFERCの遠隔実験センターから操作する予定である。また、本格的なJT-60SA実験運転への海外研究機関からの参加も期待されている。本報告では、JT-60SAを使った遠隔実験に対応するための機能やシステム全体像、ソフトウェアの開発状況について報告する。
池田 亮介; 小田 靖久; 梶原 健; 寺門 正之; 青木 貴志; 大島 克己; 坪田 直明; 林原 正志; 林 一生*; 小林 貴之; et al.
no journal, ,
日本はITER EC H/CD用に170GHzの1MWジャイロトロンを8本調達する。発振モードTE31,11を用いた高出力ジャイロトロンの開発を進めており、これまでに0.6MW発振/1000秒や1MW発振/200秒、最高出力では1.24MW/2秒を実現してきた。現在、実機を想定したプロトタイプジャイロトロンの試験を開始し、運転パラメータの調整を進めている。また、ITERでの運転を実現するための電源・制御システムの開発も同時に遂行している。本講演では、ITERジャイロトロンシステムの開発の進展について報告を行う。
森 雅博
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、もんじゅの保守管理上の不備の問題、及びJ-PARCでの放射性物質漏えい事故に端を発し、原子力機構の組織体制・業務を抜本的に見直す状況となり、2013年10月から2014年9月まで集中改革を実施した。その結果、改革計画において意図した施策がほぼ実行され一定の効果が見られたものの、もんじゅについてはその実践において未だ課題を残す結果となっており、引き続き改革活動に集中して取り組んでいる。この改革計画の中で、「原子力機構の事業を核分裂に関する事業に重点化し経営の強化をはかる。その方策の一つとして、核融合研究開発及び量子ビーム応用研究の一部を他法人に移管する。」という方針が提案された。これを受け、文部科学省は、2016年4月に分離移管の対象となる部門と放医研との統合により新たに「国立研究開発法人量子科学研究開発機構」を発足させることとした。核融合研究開発部門は、この新法人の下に事業を継続して実施する。核融合に関わる研究開発拠点としては、那珂核融合研究所と六ヶ所核融合研究所が、新法人に移管をされる。
小関 隆久; Clement, S.*; 中島 徳嘉*
no journal, ,
日欧共同の幅広いアプローチ(BA)活動の一つの事業としてITER遠隔実験センター活動が進展している。この活動は、ITERへの遠隔実験を実現するため、技術的課題の検討や開発を行いつつ、原子力機構六ヶ所核融合研究所にITER遠隔実験センターを構築し、JT-60SAやEUの現存するトカマク装置等を用いて、遠隔実験を実証することにある。本講演では、遠隔実験ソフトウエア開発、遠隔実験室の整備、高速データ転送試験など、遠隔実験センター活動の進展の全体概要を報告する。
朝倉 伸幸; 星野 一生; 宇藤 裕康; 染谷 洋二; 徳永 晋介; 清水 勝宏; 鈴木 哲; 飛田 健次; 大野 哲靖*; 上田 良夫*; et al.
no journal, ,
現在、日本の原型炉設計活動では核融合出力を1.5GWに低減した原型炉の概念設計が進められている。その際、プラズマ周辺部へ排出されるプラズマ熱流の70-80%を不純物入射により放射損失させ、ダイバータ板への熱負荷ピークをITERと同程度の10MWm
に低減できるようにダイバータの形状および運転手法をシミュレーションにより検討している。その際のプラズマ熱負荷分布および核発熱分布を想定したダイバータ板の熱除去設計およびカセット内での冷却配管の設計概念を検討した。ストライク点付近では中性子照射が比較的低くなるため、熱伝導の良い銅合金配管による加圧水冷却を行う一方、中性子負荷が大きく熱負荷の比較的小さなプラズマに近い部分の冷却では低放射化フェライト鋼配管を用いた2系統の水冷却系を配置することで、ダイバータ板全体でプラズマと核発熱の熱除去を行うことが可能である。対向材への熱負荷条件についても検討結果を発表する。
中西 秀哉*; 山中 顕次郎*; 小関 隆久; 中島 徳嘉*
no journal, ,
ITER遠隔実験センター(REC)は、ITERでの遠隔実験拠点として、日欧間の幅広いアプローチ(BA)活動の一環で構築が進んでいる。関連する技術整備と具体的課題解決のため活動が行われ、ITERとREC間のような高遅延広帯域ネットワーク下における高速データ伝送技術の確立・実証を図っている。本研究では、RECをITER全実験データの複製サイトにすべく、ITERとREC間において80Gbps級の双方向データ複製が実用化できるよう、SINET幹線を用いた実証実験に取り組んでいる。リアルタイムに近い高速データ複製は、REC実用化のカギであり、国内三拠点(NIFS, NII, IFERC/REC)間での技術開発・検証のほか、ITER遠隔実験を模擬した日欧間の高速伝送実験も計画している。これまでに、OSカーネルのTCP通信パラメータを調整してパケット送信間隔を一定に制御するPacket Pacing技術や、NIIが開発した動的多数セッション制御による恒速MMCFTP技術などを用いて、土岐
千葉六ヶ所で試験を行った結果、物理帯域10Gbpsの下で約8.5Gbpsの安定したデータ伝送を確認した。また、Firewall/IPS中継による速度劣化が大きいのに対して、レイヤー2(L2)VPNでは、ほぼ理想的な8Gbps超を確認している。
朝比 祐一; 井戸村 泰宏; 前山 伸也*; 仲田 資季*; 石澤 明宏*; 渡邉 智彦*
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従来の局所的乱流輸送シミュレーションにおいて、イオン温度勾配乱流などイオンスケールの乱流を扱う場合、電子は断熱的に振る舞うと仮定されてきた。特に、非捕捉電子は磁力線平行方向への素早い運動から断熱的に応答するとされる。しかしながら、近年の研究により、低次のモード共鳴面近傍においては非捕捉電子に対しても非断熱的応答つまり運動論的効果が重要となり、電子熱輸送、粒子輸送への寄与が無視できないことが指摘されている。発表では、複数の運動論的電子モデルを採用した局所的乱流輸送シミュレーションの比較を通じて、非捕捉電子の熱輸送および粒子輸送への影響について論じる。
金村 卓治; 近藤 浩夫; 杉浦 寛和*; 帆足 英二*; 吉橋 幸子*; 室賀 健夫*; 古川 智弘; 平川 康; 若井 栄一; 堀池 寛*
no journal, ,
核融合研究分野において様々な液体金属(liquid metal、以下LM)噴流の応用研究が進められている。LMを除熱媒体としてダイバータを覆うという先進的なアイデアや、液体リチウム(Li)の壁面噴流を重陽子ビームのターゲットとして使用する国際核融合材料照射施設(IFMIF)計画がある。LM壁面噴流が除熱媒体や核反応ターゲットとして実現可能か判断する際の重要なポイントは、実測に基づく流動特性の解明である。そのために、LMに適する計測器の開発が必要不可欠である。著者らは、IFMIFのLiターゲットの流動特性を解明するための基礎研究を2002年から着手し、様々な計測器を開発・適用してきた。具体的には、自由表面を可視化し波の波長を計測する高速度ビデオカメラ、波の振幅を計測する触針式液面計やレーザープローブ法等である。それらを用いて計測し、自由表面変動の波高分布モデル, 波長分布モデル, 厚み分布モデル等を導入することで、Li噴流の主要な流動特性を解明することに初めて成功した。上記の計測手法は、他のLM流れにも適用可能と考えられ、かつ液体Liの実液試験で得た流動特性は、他のLM流れ実験の基礎データとして非常に有益と考えられる。
相羽 信行; 本多 充; 神谷 健作
no journal, ,
非圧縮仮定とFrieman-Rotenberg方程式の導出方法を用いて線形ドリフトMHD方程式を解く数値コードMINERVA-DIを開発し、このコードを用いてエッジローカライズモードの原因となるトカマク周辺MHD安定性の数値解析を行った。その結果、イオン反磁性ドリフト効果により強く安定化されたトカマク周辺MHD安定性であっても、プラズマ回転によって安定化効果が無効化されうることを明らかにした。また、この効果は、プラズマの粒子種、特に有効質量および有効電荷に対して強く依存していることを示した。この成果を基に、JT-60U実験装置で観測されたtype-Iエッジローカライズモードが発生していたプラズマの数値実験解析を行った。その結果、プラズマ回転を考慮していない場合にはイオン反磁性ドリフト効果によって強く安定化され、ELMが観測されたプラズマの運転点と数値解析で示されたMHD安定限界が大きく離れていたが、プラズマ回転を考慮することでこの安定化効果が無効化されてMHD安定性解析結果が実験結果をよく再現できることを示した。