Response of toroidal rotation velocity to electron cyclotron wave injection in JT-60U

坂本 宜照; 井手 俊介; 吉田 麻衣子; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 竹永 秀信; 鎌田 裕

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A63 - A70, 2006/05

https://doi.org/10.1088/0741-3335/48/5A/S05

トロイダル回転やその勾配は、プラズマの輸送や安定性に大きな影響を与える要素の一つである。現在のトカマク装置では中性粒子ビームにより大きなトロイダル回転速度を発生/制御することができるが、核融合炉では運動量入力が小さいためそれらは困難である。そこでJT-60Uのさまざまな閉じ込め運転モードプラズマにおいて、電子サイクロトロン(EC)波入射によるトロイダル回転速度分布の応答を調べた。内部輸送障壁を持つ正磁気シアプラズマでは、トロイダル回転速度がCTR方向に変化し内部輸送障壁が劣化する。一方で負磁気シアプラズマでは大きな変化はない。また低加熱パワー入力のLモードプラズマでは、CO方向に変化した。プラズマの分布の差異によるEC入射に対するトロイダル回転速度分布の応答について報告する。

Transport simulation of JT-60U L-mode discharges

日渡 良爾*; 小川 雄一*; 天野 恒雄*; 滝塚 知典; 白井 浩; 山本 孝志*; 井上 信幸*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(1), p.147 - 157, 1998/01

https://doi.org/10.1143/JPSJ.67.147

JT-60U中のLモードプラズマの規格化旋回半径依存性JT-60Uの閉じ込め特性を調べるために、輸送シミュレーションを行った。ボーム型輸送モデル、電流拡散バルーニングモード(CDBM)モデル及び多重モードモデルと実験との比較を行った。電子温度分布については、どのモデルも実験データと良く一致した。依存性実験のシミュレーションでは、CDBMモデルと多重モードモデルはジャイロボーム型特性を示す。ボーム型モデルでは、拡散係数が温度勾配特性長に反比例することから、JT-60U Lモード実験と同様な、弱ジャイロボーム型の輸送特性を示すことが明らかとなった。

Time evolution of transport properties in JT-60U H-mode plasmas with improved core confinement

白井 浩; 滝塚 知典; 小出 芳彦; 鎌田 裕; 石田 真一; 森 雅博; 内藤 磨; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; 福田 武司; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 38(8), p.1455 - 1460, 1996/08

https://doi.org/10.1088/0741-3335/38/8/054

JT-60Uの中心イオン温度が20keVを越える中心閉じ込め改善モードプラズマにおいてLモードとHモードの間を遷移する際の閉じ込め改善度の時間変化を解析した。電子温度とイオン温度が増加の過程にあり、閉じ込め改善度が近い時に起こる最初のL-H遷移では、閉じ込め改善度は瞬時に増加するが、Hモード遷移後も閉じ込め改善度はエネルギー閉じ込め時間のゆっくりした時間スケールで引き続き増加するといった、2段階の異なった時間スケールで変化することを明らかにした。一方追加熱後十分時間が経過し(1秒以上)閉じ込め改善度がほぼ頭打ちになった時に生じるH-L遷移及びそれに続いて発生するL-H遷移では、最大閉じ込め改善度と最小閉じ込め改善度の間を、よりも短い時間スケールで増減することを明らかにした。

Field reversal effects on divertor plasmas under radiative and detached conditions in JT-60U

朝倉 伸幸; 細金 延幸; 辻-飯尾 俊二*; 伊丹 潔; 清水 勝宏; 嶋田 道也

Nuclear Fusion, 36(6), p.795 - 813, 1996/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/36/6/I10

JT-60UのLモード高密度放電における放射冷却ダイバータで、トロイダル磁場反転がもたらすダイバータ・プラズマ(イオン電流、電子温度、イオン化領域、放射損失分布)への影響を解明した。トロイダル磁場の方向はスクレイプオフ層での熱・粒子の輸送に大きく影響を及ぼし、内外ダイバータでの非対称性を決定する。ダイバータ部でMARFEが発生しない領域での運転に限っては、ダイバータ部での放射損失は同程度であり、ダイバータ板上で内外対称な熱流束分布を得る磁場反転運転が有利である。これに対しMARFE中は、エネルギー閉じこめの劣化や不純物の主プラズマへの混入は同程度であるが、順方向運転の場合だけ放射損失ピータがセパラトリクス・ヌル点付近に維持でき、ダイバータプラズマが完全なデタッチメントに至らないため、ダイバータ部で粒子排気を行うためには有利である。

JT-60Uにおける水素原子挙動と粒子閉じ込め

竹永 秀信; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸; 辻・飯尾 俊二*; 嶋田 道也; 菊池 満; 内野 喜一郎*; 村岡 克紀*

JAERI-Research 95-051, 38 Pages, 1995/07

JAERI-Research-95-051.pdf:1.12MB

JT-60U装置における粒子閉じ込め特性を明らかにするため、水素原子挙動解析を行い粒子閉じ込め時間を定量的に評価した。まず、モンテカルロ中性粒子輸送解析コードDEGASを、周辺プラズマパラメータを求める簡易ダイバータコードと組み合わせ、JT-60U実験条件のもとで計算できるように整備した。次に、このコードの計算結果と放射光測定結果との比較から、水素原子の主プラズマへの侵入過程を明らかにし、主プラズマでのリサイクリングによる荷電粒子生成数を評価した。さらに、粒子バランスを定量的に解析し、粒子閉じ込め時間を求めた。この解析を、JT-60U装置のLモード、Hモードプラズマにおいて系統的に行い、粒子閉じ込め時間のデータベースを得た。

Non-dimensional transport scaling and its correlation with local transport properties in JT-60U plasmas

白井 浩; 滝塚 知典; 菊池 満; 森 雅博; 西谷 健夫; 石田 真一; 鎌田 裕; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; 小出 芳彦; et al.

IAEA-CN-60/A2-17, 0, p.355 - 364, 1995/00

JT-60のジュール加熱及び中性粒子入射(NBI)加熱プラズマのデータを用い、無次元変数の関数形で蓄積エネルギーの熱化成分の比例則を確立した。その結果熱輸送比例則はボーム則とジャイロボーム則の中間になった。局所熱輸送解析の結果から、Lモードプラズマにおけるイオンの熱拡散係数はプラズマ電流、吸収パワーに強く依存し、電子の熱拡散係数はこれらにはほとんど依存しなかった。高モードプラズマにおけるエネルギー閉じ込め時間の改善はイオン熱拡散係数の軽減によるもので、電子の熱拡散係数はLモードプラズマと同程度だった。高モードプラズマにおいてNBI加熱中での蓄積エネルギーの熱化成分の改善(Lモードプラズマの蓄積エネルギー比例則との比較)は、最初はプラズマ中心部で、次にプラズマ周辺部で起こる。

Helium transport and behavior of ELMy H-mode plasmas on JT-60U

逆井 章; 久保 博孝; 細金 延幸; 小出 芳彦; 東島 智*; 杉江 達夫; 清水 勝宏; 嶋田 道也; 辻 俊二

Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.405 - 409, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)00640-7

ITER等の将来のトカマク型核融合炉では、D-T反応で生じるヘリウム灰の制御及び連続的な排出が重要課題となる。ITERでは、閉じ込め改善領域で設計が進められており、ELMのあるHモードはヘリウム灰の効果的な排出が期待でき、自己点火達成と長時間燃焼の観点から注目されている。そこで、JT-60Uにおいて閉じ込め改善度1.5-2.0のELMのあるHモードでヘリウムの輸送、振舞を調べた。ヘリウムビーム入射による中心補給及びヘリウムガスパフによる周辺補給の2通りの方法で、ELMのあるHモードとLモードの比較を行った。空間8chの荷電交換再結合分光法(CXRS)によりヘリウム密度の空間分布とその時間変化を実測し、ヘリウムの輸送係数を決定した。更に、ダイバータ部の分光計測からヘリウム粒子束と重水素粒子束を測定し、Hモード及びLモードにおけるこれらの粒子束とプラズマ中心のヘリウム濃度との関係を解明した。

Ion transport analysis based on mode turbulence in JT-60

矢木 雅敏; 安積 正史

Proceedings of U.S.-Japan Workshop on Ion Temperature Gradient-Driven Turbulent Transport; AIP Conference Proceedings 284, p.87 - 115, 1994/00

イオン温度勾配モード(モード)の有効性を流体方程式に基づいた非線形シミュレーションとJT-60の実験結果を比較することにより調べた。トロイダルモードはプラズマの中間領域においては熱拡散係数の値としては実験から得られた値とほぼ同程度であるが、一方でトロイダル及びスラブモードの両方ともプラズマ周辺領域では、強く減少する拡散係数を与える。また周辺領域において熱拡散係数を増加させる可能性として、捕捉電子効果と新古典効果を考え、これらの効果を取り入れたモデルを用いて、テストした。捕捉電子に対しては、これはモードのおこるしきい値を上げるが、周辺領域において熱拡散係数を増加させるには不十分であることがわかった。また新古典効果に対しては、よりつじつまのあった解析を行うことにより、モードに対しては、ほとんど影響を与えないことがわかった。

Transport properties and transport simulation of JT-60 plasmas

白井 浩; 滝塚 知典; 安積 正史

Local Transport Studies in Fusion Plasmas,ISPP-14, 0, p.33 - 38, 1993/00

JT-60Uでは高パワー中性粒子入射加熱(NBI加熱)時に、中心イオン温度が40keVに達する高イオン温度プラズマが得られている。このプラズマの電子及びイオン熱拡散係数Xe,Xiを計算するため、蓄積エネルギーの時間変化項を含む電子及びイオンのエネルギーバランスの式を解いた。Lモードプラズマの場合(XiXe)と異なり、Xiはほぼ全領域においてXeより小さくなり、特にプラズマ中心領域においては、Xiの値は新古典拡散程度まで軽減された。JT-60プラズマの電子及びイオン温度は臨界温度勾配モデル(RLWモデル)のXe,Xiを用いて計算され実験値と比較された。JT-60のプラズマパラメーターでは、低パワーNBI加熱プラズマでは計算した温度分布は実験結果とまずまずの一致を示すが、高パワーNBI加熱プラズマではイオン温度の計算値は実験値よりも高く、また電子温度の計算値は実験値よりも低くなった。

The Present status of impurity transport investigations

嶋田 道也

Fusion Engineering and Design, 15, p.325 - 341, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0920-3796(92)90018-Y

不純物輸送の研究の現状をまとめた。(1)ジュール加熱及びNBI,RF加熱のLモードにおいては異常輸送が支配的であり、不純物の中心への集中は起こらない。輸送係数Dは0.5-2.0の間の値をとり、パラメータ依存性、輸送機構は未解明である。(2)ペレット入射、逆方向NB入射、高q放電などで鉅歯状振動が抑制されると、不純物が中心に集中する。(3)Hモードでは異常輸送が抑制され、不純物が中心に集中することがある。これは重要な課題である。ELMやエルゴード磁場によって不純物を低減できるという結果(JFT-2MとDIII-D)はこの点注目に値する。(4)今後は不純物輸送の系統的なパラメータ依存性、Hモード中の集中の緩和とともに、ダイバータ及びSOL層での不純物輸送と制御が重要な課題である。