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朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 伊丹 潔; 内藤 磨; 竹永 秀信; 東島 智; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 久保 博孝; Porter, G. D.*
Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.820 - 827, 2003/03
被引用回数：36 パーセンタイル：89.54(Materials Science, Multidisciplinary)プラズマ流の方向や速度は、粒子排気や不純物制御へ影響するため、その発生機構の解明とダイバータ・プラズマへの影響の評価が求められている。本論文は、トカマク強磁場側でのプラズマ流測定を含む3か所での測定結果から、プラズマ流の方向や速度を明らかにするとともに、ドリフト運動の影響を評価した。(1)強・弱磁場側SOLにおいてダイバータへ向かう粒子束を、磁力線に沿う流れとドリフトによる流れを考慮して定量的に評価した。さらに、プライベート部におけるドリフト流による粒子束も評価し、この粒子束がダイバータでの粒子束の内外非対称性の発生に寄与することを明らかにした。(2)大量ガスパフとダイバータ排気により、主プラズマ中の不純物イオンを低減できると考えられているが、SOL流と粒子束の変化を、強・弱磁場側で評価した。特に、強磁場側の密度が増加し、ダイバータへの粒子束が増加することを明らかにした。このため、遮蔽効果が改善されると思われる。(3)新たに、ドリフト効果をSOLプラズマ・シミュレーション計算(UEDGE)に導入し、プラズマの逆流などが発生することを見いだした。
朝倉 伸幸; 竹永 秀信; 櫻井 真治; 逆井 章; 玉井 広史; 清水 勝宏; Porter, G. D.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 44(10), p.2101 - 2119, 2002/10
被引用回数：21 パーセンタイル：55.8(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、プライベート領域から排気を行うW型ダイバータを利用して、粒子制御実験を行っている。両側排気実験では、外側排気溝を塞いだ内側排気実験と比較し、粒子排気量が低下する傾向が見られた。この理由として、両側排気ダイバータではドーム下の共通排気溝をとおり、外側の排気溝からのリークが考えられる。非接触ダイバータでは、粒子排気量は内側排気実験と同程度に増加する。内外リサイクリングの非対称性が大きい場合、内外排気溝における圧力を均等にする運転あるいは、排気設備の内外分離が望まれる。マッハ・プローブ測定により、主プラズマ周辺部のプラズマの流れが明らかになった。プラズマ流の発生機構は、トーラス形状におけるイオン・ドリフトを考慮すると説明できる。新たに高磁場側(内側)境界層でマッハプローブにより、内側ダイバータ方向へのプラズマ流を測定した。低磁場側境界層から高磁場側への磁力線に沿うプラズマ流の存在を見いだし、ドリフト効果の可能性を検討中である。この効果の導入により、ダイバータプラズマの実験結果をより定量的に説明できることが期待され、ダイバータ設計の最適化に寄与できると考える。
竹永 秀信; 逆井 章; 久保 博孝; 朝倉 伸幸; Schaffer, M. J.*; Petrie, T. W.*; Mahdavi, M. A.*; Baker, D. R.*; Allen, S. L.*; Porter, G. D.*; et al.
Nuclear Fusion, 41(12), p.1777 - 1787, 2001/12
被引用回数：22 パーセンタイル：57.48(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60U及びDIII-Dダイバータにおける粒子排気特性を、実験とシミュレーションの両面から比較した。粒子排気量をリサイクリング量の指標であるDの発光強度で割った排気割合は、DIII-Dでは広範囲な密度領域で比較的一定である。JT-60Uの内側排気ダイバータでの排気割合は、高密度でDIII-Dと同程度であるが、低密度では小さくなっている。JT-60Uの両側排気ダイバータでの排気割合は、内側排気ダイバータに比べて小さくなっている。ダイバータシミュレーション結果も、リサイクリングの内外非対称性による外側排気溝での中性粒子の逆流により排気割合が減少することを示している。また、シミュレーション結果はJT-60UよりDIII-Dの方が30-50%程度排気割合が大きいことを示している。
逆井 章; 竹永 秀信; 久保 博孝; 秋野 昇; 東島 智; 櫻井 真治; 玉井 広史; 伊丹 潔; 朝倉 伸幸
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.957 - 961, 2001/03
被引用回数：12 パーセンタイル：64.65(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60UではW型ダイバータの外側に新たに排気溝を設け両側排気に変更し、99年2月から実験を開始した。実効的な排気速度はガスを真空容器内に満たす方法により評価し、両側排気への改造により25%増大した。両側排気に変更後、粒子排気率が著しく改善し、ELMyHモードプラズマでの効率的なヘリウム排気を実現した。Lモード及びHモードともに粒子排気率は内外側ギャップ(内/外側ストライクポイントと内/外側排気溝までの距離)に強く依存することがわかった。両側ストライクポイントを両側排気溝に近づけたELMyHモードプラズマでのヘリウムの滞留時間(実効的な粒子閉じ込め時間)は0.4sであり、97年の内側排気の0.67sに比べて、ヘリウム排気性能は40%向上した。ヘリウムの滞留時間/エネルギー閉じ込め時間の比は3(97年は4)を達成し、両側排気による大きな改善が見られた。
朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 玉井 広史; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 内藤 磨; 久保 博孝; 伊丹 潔; 正木 圭
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.825 - 828, 2001/03
被引用回数：8 パーセンタイル：52.3(Materials Science, Multidisciplinary)スクレイプオフ層(SOL)を磁力線方向に流れるプラズマ流(SOL流)は、ダイバータにおける高密度プラズマ生成や不純物の遮蔽効果に影響し、その発生機構の解明や制御方法について研究が進められている。平成11年よりJT-60UのW型ダイバータにおいて、両側ダイバータで粒子排気を行っているが、排気によるSOL流(赤道面とダイバータ・ヌル点においてマッハ・プローブで測定)への影響を定量的にまとめた。粒子排気を行ったにもかかわらず、SOL流の速度は増加しない。この理由が、(1)おもに磁力線方向よりポロイダル方向への粒子輸送が支配的であり、また(2)粒子拡散により主プラズマ周辺部で粒子リサイクリングが発生する、ためであると思われる。高閉じ込めプラズマ(ELMyHモード)において、プラズマ周辺部でELMにより発生し、SOLに流れ出た粒子流の分布と時間変化に関する解析結果(主プラズマ赤道面では外側へ拡散し、ヌル点付近ではダイバータ方向へ輸送される)を発表する。この結果は、現在ITER設計で緊急課題となっているELMによるダイバータ板への熱負荷を理解するための貴重なデータとなる。
逆井 章; 竹永 秀信; 東島 智; 久保 博孝; 仲野 友英; 玉井 広史; 櫻井 真治; 秋野 昇; 藤田 隆明; 朝倉 伸幸; et al.
IAEA-CN-77 (CD-ROM), 9 Pages, 2001/00
JT-60Uでは、W型ダイバータの外側に新たに排気溝を設け両側排気に変更後、両側ストライクポイントを両側排気溝に近付けた配位で高い電子密度領域で粒子排気率を内側排気の場合の2%から両側排気の4%に向上させた。同様なダイバータ配位でELMyHモードプラズマでのヘリウム排気性能を調べた結果、ヘリウムの滞留時間は
*~0.4sであり、97年の内側排気に比べて40%向上し、両側排気による大きな改善が見られた。また、先進トカマク運転シナリオとして注目される負磁気シアプラズマのヘリウム排気を調べた。ガスパフやペレット入射を用いて、ダイバータ領域での粒子リサイクリングを増大させ、ヘリウム排気効率を上げた。加えて、ガスパフと有効なダイバータ排気によって生じる強制フローによる炭素不純物の低減が内側排気に比べて、両側排気の方が大きいことがわかった。
鎌田 裕; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(12B), p.B77 - B92, 1999/12
被引用回数：28 パーセンタイル：65.17(Physics, Fluids & Plasmas)次期核融合実験炉(ITER)へ向けて、高性能放電領域の拡張を行っているJT-60Uの最近の実験成果をレビューする。分布及びプラズマ形状制御による高
安定性の向上及びそれによる高閉じ込め状態の長時間維持を中心に、負磁気シアモード、高ポロイダルHモードの定常化における局所電流及び圧力分布制御の指針を示す。圧力分布制御による臨界プラズマ条件の高い再現性、低域混成波電流駆動による高閉じ込め状態の定常維持、高三角度化による定常限界の向上と周辺部安定性向上、負イオン源中性粒子ビーム加熱、低域混成波電流駆動、110GHz帯電子加熱等による高電子温度領域への放電拡張、複合帰還制御、ディスラプション緩和制御、ダイバータ排気による粒子制御等の新制御法の開発等を詳述し、炉心プラズマ開発における主要物理課題の解決策を提示する。
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
被引用回数：41 パーセンタイル：76.49(Physics, Fluids & Plasmas)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。
佐藤 正泰; 菊池 満; 福田 武司; 竹永 秀信*; 鎌田 裕; 森 雅博; 白井 浩; 滝塚 知典; A.A.E.von-Blokland*; 石田 真一; et al.
IAEA-CN-60/A2-9, 0, p.265 - 274, 1995/00
核融合研究における最も重要な課題の一つは、高電流、高トロイダル磁場におけるHモードの理解である。この目的の為に、高トロイダル磁場(Bt
4.4T)、高アスペクト比(R/a=4、R:大半径、a:小半径)の中性粒子入射加熱のJT-60UプラズマのHモードを調べ、以下の事が判明した。1)LモードからHモードへの遷移パワー閾値の比例則(Pth=0.6Bt
R・a)を見い出した。2)閉じ込め改善度にITER-89P則より強いq依存性があり、この閉じ込め改善が、ELMの出現により制限される。3)このELMは、バルーニングモードに起因する。4)Lモードに比べ閉じ込めが改善された時でも、比
/
は(:粒子閉じ込め時間、:エネルギー閉じ込め時間)1.5以下であり、良い粒子排気性能が確保されている。
辻 俊二; 中村 博雄; 吉田 英俊; 嶋田 道也; 伊丹 潔; 西谷 健夫; 久保 博孝; 福田 武司; 杉江 達夫; 清水 勝宏; et al.
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.243 - 260, 1991/03
JT-60のダイバータ実験においては外X点ダイバータと下X点ダイバータを用いてダイバータ特性の研究が行われた。粒子排気、熱除去、不純物制御などのダイバータ機能が20MW以上の加熱条件下で実証された。また下X点配位においてイオンのVBドリフトが下向きである場合に、改善ダイバータ閉じ込めという新しい放電モードが発見された。この放電モードにおいてはエネルギー閉じ込めが20%改善され、ダイバータの放射冷却パワーが入力パワーの50%に達した。このように高パワーの放射冷却が大型トカマクで世界で初めて実証できたことは、次期装置の最大の課題であるダイバータの高熱負荷の問題解決の端緒をつかんだといえ、大変意義深い。
中村 博雄; 辻 俊二; 清水 勝宏; 平山 俊雄; 細金 延幸; 吉田 英俊; 飛田 健次; 小出 芳彦; 西谷 健夫; 永島 圭介; et al.
核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.261 - 285, 1991/03
本報告は、JT-60の外側ダイバータおよび下側ダイバータ実験で行なった、粒子閉じ込め特性とヘリウム灰排気輸送に関する結果をまとめたものである。外側ダイバータ実験で、粒子閉じ込め時間やリサイクリング率の測定を行なった。また、ポンプリミタやダイバータ室粒子排気装置により、粒子排気特性を実証した。電子密度6
10
m
の放電を行い、20MWのNBI加熱による補給粒子(3Pam
/s)を、ダイバータ排気装置で排気可能であることを示した。下側ダイバータ実験では、ヘリウムNBによりプラズマ中心領域への粒子補給を行い、10MWのNB加熱放電で、ヘリウム灰排気特性を調べた。その結果、高密度放電によりヘリウム灰排気が軽減されることを明らかにした。ヘリウム輸送は、電子よりも異常な内側ピンチが大きいことを示した。
