High-beta steady-state research and future directions on the Japan Atomic Energy Research Institute Tokamak-60 Upgrade and the Japan Atomic Energy Research Institute Fusion Torus-2 Modified

石田 真一; JT-60チーム; JFT-2Mグループ

Physics of Plasmas, 11(5), p.2532 - 2542, 2004/05

https://doi.org/10.1063/1.1667487

JT-60UとJFT-2Mにおいて、経済性と環境適合性の高い魅力的な核融合炉を目指して進めている定常高ベータ化研究の成果を発表する。JT-60Uでは、bN=2.7の高ベータプラズマを7.4秒維持したが、その性能は新古典テアリングモード(NTM)で制限された。電子サイクロトロン波入射と電子温度揺動計測を組合せてNTMの実時間制御法を開発し、NTMの完全抑制に成功した。負イオン中性粒子入射を用いて高性能化を行い、完全電流駆動プラズマで世界最高の核融合積を達成した。23keVの高電子温度プラズマに電子サイクロトロン波電流駆動を行い、極めて高い電流駆動効率を達成した。JFT-2Mでは、真空容器内に低放射化フェライト鋼を全面に装着した後、内部輸送障壁を伴う閉じ込め改善により、bN=3.3に達する高ベータプラズマの生成に成功し、先進材料プラズマ適合性試験の見通しを得た。JT-60Uでは、2003年度の後半から、加熱時間を30秒へ伸長した実験を開始する。また、JFT-2Mでは2003年度の後半に、フェライト鋼壁がプラズマ安定性に及ぼす影響を調べる予定である。JT-60のコイルを超伝導化するJT-60定常高ベータ化計画は、トカマク国内重点化装置計画として科学技術・学術審議会で承認され、その詳細な検討を大学等との連携の下に進めている。

JT-60の改修計画について,2

松田 慎三郎

プラズマ・核融合学会誌, 76(11), p.1203 - 1205, 2000/11

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003825482

原研那珂研究所では、JT-60のコイルを超伝導化し、高性能プラズマの定常化研究を目的とした「JT-60改修計画」を計画し、プラズマ・核融合学会誌でも計画の概要と議論の状況などについて紹介した(本誌第76巻6号,2000年6月「展望」記事)。この記事は4月24日に原研那珂研究所で開催された「JT-60改修計画に関する意見交換会」に出席できなかった多くの会員のために紹介したものであったが、学会や原研内外の委員会などでの広報が必ずしも十分でなかったため、本改修計画がITERの代替であるとか、ITERの建設にとって不可欠(この計画がなければITERは建設できない)であるような印象を学会員に与えた恐れがあった。そこで、改めて本改修計画の位置づけを確認するとともに、現在核融合会議の示唆に基づいて進められている大学・原研の研究者間の議論を踏まえ、本計画が指向する姿を紹介し、我が国の活発な核融合研究開発の展開に資することを目的として「展望」記事に投稿するものである。なお、同一の内容は11月に北大で開催される年会においても発表する予定である。

Active feedback control of steady-state improved confinement discharges in JT-60U

福田 武司; JT-60チーム

Fusion Engineering and Design, 46(2-4), p.337 - 345, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(99)00026-5

現在の炉心プラズマ実験を核融合炉に外挿するためにはプラズマ諸量の実時間制御が重要な要件となる。一昨年に臨界プラズマ条件を達成したJT-60Uでは、フィードバック制御を用いた高性能放電の準定常維持に焦点を当てた研究開発を積極的に進めてきた。その結果、電子密度と中性子発生率のフィードバック制御を用いた負磁気シア放電で、高い閉じ込め性能と規格化ベータ値を4.3秒間維持することに成功した。また、加熱入力分布の指標となる中性子発生率の制御が、電磁流体力学的に安定な領域にプラズマを再現性良く維持するのに有効であることを世界で初めて示すとともに、制御手法を最適化することによって一昨年を上回る等価エネルギー増倍率を得た。さらに、放射冷却ダイバータの生成と高い閉じ込め性能の両立維持を目指したダイバータの放射損失量と中性子発生率の複合制御実験の結果についても報告する。

High performance and steady-state experiments on JT-60U

逆井 章; JT-60チーム

Proceedings of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE'97), 1, p.18 - 25, 1998/00

JT-60Uでは定常トカマク炉の物理基礎の確立及びITER物理R&Dへの貢献を目的として、閉じ込め向上、放射冷却ダイバータ、非誘導電流駆動を中心に研究を進めている。高放電の性能向上により高いブートストラップ電流を誘起し、効果的な定常運転が可能となった。負磁気配位は急勾配な圧力分布に起因する高いブートストラップ電流を産み出すため、先進的定常運転シナリオとして注目される。負磁気シア放電の定常化の課題は崩壊の回避とMHD安定化の描像を明らかにすることである。負イオン源NB入射による電流駆動実験を行い、高い電流駆動効率を得ると共に、完全電流駆動での定常運転を目指す。1997年2月から5月にかけてW型ポンプ付ダイバータへの改造工事を行い、6月から放射冷却ダイバータと高閉じ込め性能との両立を図る実験を行っている。ダイバータ排気により密度制御性能及びダイバータの放射損失を増大させた。

定常炉心試験装置の設計研究,第1編; 計画の目的と概要

菊池 満; 永見 正幸; 栗田 源一; 宮 直之; 牛草 健吉; 永島 圭介; 青柳 哲雄; 豊島 昇; 閨谷 譲; 内藤 磨; et al.

JAERI-Research 97-026, 70 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-026.pdf:3.23MB

臨界プラズマ試験装置JT-60における研究は、平成8年10月の臨界プラズマ条件の達成やITER物理R&Dの貢献度等において、大きな成果を上げている。原子力委員会が平成4年6月に定めた第三段階核融合研究開発基本計画では、自己点火と長時間燃焼を目指した実験炉計画とともに、実験炉のための先進的研究や実験炉を補う補完研究を進めることが定められている。定常炉心試験装置は、この先進・補完研究を効率的に進めるために、臨界プラズマ試験装置JT-60を再改造し、先進・補完研究を実効的に推進することを目的として設計研究を実施するものである。本報告書においては、本装置の研究目的と装置設計の概要を報告する。

JT-60U,JFT-2Mの最近の結果及び実験計画

逆井 章

プラズマ・核融合学会誌, 72(9), p.884 - 893, 1996/09

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003826585

プラズマ・核融合学会誌の小特集として企画された「最近のダイバータ研究の動向」の第5章で、JT-60U及びJFT-2Mの最近のダイバータ研究結果及び実験計画について述べる。JT-60Uでは、ITER物理R&Dに関した研究に重点を置いてダイバータ研究を行っている。トカマク型核融合炉の成立には、熱流・粒子制御及び不純物制御の機能を有する低温高密度ダイバータが必要不可欠である。JT-60Uの最近の成果として、放射冷却ダイバータの生成、放射損失の分光的研究、不純物発生機構の解明、ELMパルスの緩和、境界プラズマのデータベース、ヘリウムの輸送・排気についての研究が進展している。JFT-2Mではクローズ化ダイバータ改造が終了し、低温高密度ダイバータ生成の実験を行っている。JT-60UではW型排気付ダイバータの改造を97年に行い、定常的な放射冷却ダイバータの生成と主プラズマの高性能化を目指す。

Recent JT-60U results towards steady state operation of tokamaks

菊池 満; JT-60チーム

IAEA-CN-60/A1-2, 0, p.31 - 49, 1995/00

定常トカマク炉SSTRのような定常運転を実現するために、高q・高p領域での高性能運転が実証された。核融合積、Q値、DD中性子発生率、イオン温度、電子温度、閉じ込め改善度等で、顕著な成果を得た。また、これら一連の実験で、ブートストラップ電流率は約50%に達した。高q高p運転は閉じ込め性能のみならず、ディスラプション回避やダイバータ特性改善にも有効である。これらのJT-60Uの実験結果を、定常炉開発の観点から総合的に論じた。

Development of LHCD launcher for next stage tokamak

関 正美; 小原 建治郎; 前原 直; 池田 佳隆; 今井 剛; 永島 孝; Goniche, M.*; J.Brossaud*; C.Barral*; G.Berger-By*; et al.

JAERI-Conf 94-001, 0, p.110 - 115, 1994/08

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Conf-94-001.pdf

次世代のLH電流駆動実験においては、準定常トカマク研究のために長パルスの高周波電力入射が必要となる。LHランチャ中に高周波を定常的にそして安定に伝送するためには、高周波によるガス放出特性を知ることが重要である。ガス放出研究を行うために、原研はフランス原子力庁と共同で四分岐導波管を用いたガス放出実験を実施し、重要な知見を得たので報告する。また、高い電流駆動効率を実現しながら、簡素化された構造を持つランチャーを開発することも重要なテーマである。実験に応じて放射スペクトルを可変できれば、さらに有利なランチャーで成り得る。これらの特性を満足する新ランチャーをモックアップを用いて開発したので報告する。

JT-60U重水素実験における最近の成果と放射線安全

宮 直之

原子力工業, 40(9), p.36 - 46, 1994/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/40001074335

JT-60は平成3年に、プラズマの閉じ込め特性の向上と定常化研究の推進を目的とした大電流化改造(JT-60U)を完了し、同年7月から重水素実験を開始した。この結果、平成5年以降の最近の実験において、核融合積が世界最高値1.110・keV・s・mに致達するなどの成果を得た。一方、重水素放電では2.4MeV及び14MeVの高エネルギー中性子やトリチウムが発生する。こうした放射線による影響評価もまたJT-60Uの安全な実験運転を進める上で重要な研究課題である。特に中性子及び2次ガンマ線に対する遮蔽の影響、装置の放射化や発生したトリチウムの真空容器第一壁内リテンション等が新たな課題である。本稿では、閉じ込めや定常化の研究で得られた主要な成果を報告するとともに、これまでの重水素実験から得られた放射線に関する諸評価について紹介する。

Steady state plasma performance on JT-60U

内藤 磨; JT-60チーム

Plasma Physics and Controlled Fusion, 35(Suppl.B), p.B215 - B222, 1993/12

最近のJT-60Uにおける高性能実験及び定常化研究の成果について報告する。JT-60Uでは新たに発見された、高ポロイダルベータHモードにより核融合性能が飛躍的に向上し、核融合積で1.110mskeV、中性子発生率で5.610/s、核融合増倍率で0.6を達成した。またプラズマの圧力分布、電流分布制御の精力的な研究の結果ポロイダルベータ値で4.3、規格化ベータ値で4.0までベータ限界を広げることが出来た。これにより定常トカマク炉で必要とされている、自発電流の割合が高く、閉じ込めの良い放電を10秒間定常的に保つことが出来た。さらに低減混成波電流駆動では、新型ランチャーの導入により、3.6MAまでのプラズマ電流を非誘導的に流すことに成功した。