Simulation study of radial dose due to the irradiation of a swift heavy ion aiming to advance the treatment planning system for heavy particle cancer therapy; The Effect of emission angles of secondary electrons

森林 健悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part B), p.592 - 595, 2015/12

Aiming to advance the treatment planning system for heavy particle cancer therapy and to study cluster DNA damage, we have been developing a simulation model for radial dose due to the irradiation of a heavy ion. Now, two types of radial dose distributions have been available in the treatment planning system for heavy particle cancer therapy. However, these distributions had been developed without the detailed examinations of physical phenomena that occur near the trajectory of an incident ion, though this region is important to estimate the cell survival. The progress of computers allows us to execute such detailed examinations through simulations and to obtain radial dose closer to reality. We compare radial dose distribution obtained from our simulations with the conventional distributions and we suggest which conventional ones should be selected according to incident ion energies. Our simulation model, which has become possible in this century, is the only way to examine physical phenomena that occurs near the trajectory of an incident ion now as far as we know.

Generation of radial electric field induced by collisionless internal kink mode with density gradient

松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*

Physics of Plasmas, 10(1), p.195 - 203, 2003/01

https://doi.org/10.1063/1.1528608

高温プラズマにおける磁力線の再結合現象の要因として、温度上昇に伴い低減する電子の衝突による抵抗に加えて、温度に依存しない電子慣性などのプラズマの粒子性に起因する運動論的な効果が重要な役割を担うと考えられる。本研究ではプラズマ中における鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮した無衝突m=1モードのシミュレーションを行ってきた。完全磁気再結合過程は変化させない程度の密度勾配が、自己形成径電場、すなわちm=0モードを生成し、この径電場が二次再結合及び安全係数分布の時間発展等の完全再結合後の現象を大きく変化させることが明かにされた。径電場の成長メカニズムは、イオンと電子のEBドリフトの差異により説明され、その差異は磁場方向の電子の速い運動が引き起こしている。m=1モードによる対照的なフローにより、一度径電場が引き起こされると、m=0モードがm=1モードと同レベルまで成長し、イオン反磁性方向にEBプラズマ回転を駆動する。完全再結合後の密度及び電流分布、そして安全係数の最小値は、m=1及びm=0モードによる非対称フローによって大きく影響される。

JFT-2Mにおける多チャンネルMSE測定装置

神谷 健作; 三浦 幸俊

JAERI-Tech 2000-090, 17 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2000-090.pdf:0.97MB

運動シュタルク効果(Motional Stark Effect)を用いたプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布),及び径電場分布計測についてJFT-2M装置における加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向,及び逆電流方向入射)を用いることで検討した。JFT-2MのP10ポートを利用することにより、2系統のビームを同時に、かつ接線方向の視線で見込むことができ、高空間分解能の計測が可能となる。さらにDual-MSEの手法を用いて径電場の寄与を分離し、精度良く磁場のピッチ角(=Tan(B/B))と径電場が求められる。偏光角が0.1°の精度で測定できた場合、径電場はおよそ4.0[kV/m]程度の精度で求められることがわかった。

Gyro-kinetic particle simulation of m=1 internal kink mode in the presence of density gradient

松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 滝塚 知典; 内藤 裕志*

プラズマ・核融合学会誌, 75(10), P. 1194, 1999/10

https://doi.org/10.1585/jspf.75.1188

プラズマにおける鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮し、円柱プラズマにおける運動論的m=1内部キンクモードのシミュレーションを行った。一様密度の場合の成長率よりも小さい反磁性周波数を与える密度勾配は、このモードの線形成長課程に及ぼす影響は小さく、プラズマは完全磁気再結合を伴って内部崩壊することが示された。しかし、再結合後に自己生成する径電場のために、非線形課程が大きく変化することが明らかになった、これは、一様密度の場合に得られたトロイダル電場の対照的な流れは、非一様密度の場合は密度勾配によって生じる径電場により対称性が破られることが原因と考えられる。この結果、電流の再集中が阻害され、二次的な磁力線再結合が抑制されることが明らかになった。本発表では、数値トカマク研究におけるこれらの成果を報告する。

境界輸送障壁の形成

三浦 幸俊

プラズマ・核融合学会誌, 74(9), p.968 - 976, 1998/09

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003826291

輸送障壁とは、Hモードのプラズマ境界に形成される断熱層のことであり、トカマクプラズマでは、そこに密度と温度の急勾配部が形成され、プラズマ全体が嵩上げされることで閉じ込め改善が起こる。この輸送障壁の形成に関して、JFT-2Mの実験結果を中心に、他装置と比較しながら、形成条件、閉じ込め特性、プラズマ回転・径電場との関係について紹介する。