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論文

Turbulent transport reduction induced by transition on radial electric field shear and curvature through amplitude and cross-phase in torus plasma

小林 達哉*; 伊藤 公孝*; 井戸 毅*; 神谷 健作*; 伊藤 早苗*; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 藤澤 彰英*; 稲垣 滋*; 居田 克巳*

Scientific Reports (Internet), 7(1), p.14971_1 - 14971_8, 2017/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:27.2(Multidisciplinary Sciences)

Spatiotemporal evolutions of radial electric field and turbulence are measured simultaneously in the H-mode transition, which is a prototypical example of turbulence structure formation in high-temperature plasmas. In the dynamical phase where transport barrier is established abruptly, the time-space-frequency-resolved turbulent particle flux is obtained. Here we report the validation of the mechanism of transport barrier formation quantitatively. It is found that the particle flux is suppressed predominantly by reducing density fluctuation amplitude and cross phase between density fluctuation and potential fluctuation. Both radial electric field shear and curvature are responsible for the amplitude suppression as was predicted by theory. Turbulence amplitude reduction immediately responds to the growth of the radial electric field non-uniformity and saturates, while cross phase continuously approaches zero.

論文

Experimental identification of electric field excitation mechanisms in a structural transition of tokamak plasmas

小林 達哉*; 伊藤 公孝*; 井戸 毅*; 神谷 健作; 伊藤 早苗*; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 藤澤 彰英*; 稲垣 滋*; 居田 克巳*; et al.

Scientific Reports (Internet), 6, p.30720_1 - 30720_7, 2016/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:29.51(Multidisciplinary Sciences)

本レターでは2段階でのL-H遷移時に発生する径電場に関して物理モデルの検証を報告する。ポワソン方程式の時間微分項を評価したところ、ロスコーン損失と新古典粘性による径電流が1段目の遷移時に観測されるものと一致した。2段目の遷移時とLモードにおける径電流は、非両極性条件では説明できないことがわかった。

論文

Dynamics of edge limit cycle oscillation in the JFT-2M tokamak

小林 達哉*; 伊藤 公孝*; 井戸 毅*; 神谷 健作; 伊藤 早苗*; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 藤澤 彰英*; 稲垣 滋*; 居田 克巳*; et al.

Nuclear Fusion, 54(7), p.073017_1 - 073017_14, 2014/07

 被引用回数:16 パーセンタイル:19.2(Physics, Fluids & Plasmas)

JFT-2MトカマクのLH遷移直前において、種々のパラメータにリミットサイクル振動が観測された。リミットサイクル振動の時間的、空間的ダイナミクスを詳細に解析したところ、帯状流は観測されず、プラズマ周辺部に局在化したポロイダルフローと密度勾配の振動が存在することが明らかとなった。その振動は乱流の原因と考えられるレイノルズストレスにも観測されているが、平均的なプラズマフローの駆動力としては小さい。密度勾配の内向きの伝搬と小さい乱流粒子束も観測されており、乱流拡散理論と比較した実験的検証結果を報告する。

論文

Spatiotemporal structures of edge limit-cycle oscillation before L-to-H transition in the JFT-2M tokamak

小林 達哉*; 伊藤 公孝*; 井戸 毅*; 神谷 健作; 伊藤 早苗*; 三浦 幸俊; 永島 芳彦*; 藤澤 彰英*; 稲垣 滋*; 居田 克巳*; et al.

Physical Review Letters, 111(3), p.035002_1 - 035002_5, 2013/07

 被引用回数:65 パーセンタイル:4.57(Physics, Multidisciplinary)

本研究では、JFT-2Mトカマク装置における重イオンビームプローブ計測によるプラズマ空間電位と乱流揺動の高速、高空間分解能での同時計測に基づく実験研究である。LH遷移前に観測されるリミットサイクル振動における乱流揺動の時空間ダイナミックスについて報告する。帯状流はリミットサイクル振動発生時には観測されず、周辺部の平均的なプラズマ流が輸送障壁の過渡的な形成と崩壊とともに観測された。レイノルズストレス振動は極めて小さく、リミットサイクル振動に伴うプラズマ流の駆動機構には寄与していない。密度勾配と乱流揺動の強度がプラズマコア部へ弾道的に伝搬することが観測され、Hモード遷移後のプラズマコア部における速い輸送の変化と関係していることが示唆された。

口頭

赤外吸収法による$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相の酸化挙動

森田 洸介*; 中村 達哉*; 小林 博之*; 達見 隆秀*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶とSiによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相は、1.55$$mu$$mでの強い固有発光(Aバンド発光)が起こる応用上重要なナノ構造である。しかし、顕著な温度消光(通常$$sim$$200K)が室温発光を阻んでいる。室温発光させるには、十分な正孔閉じ込めを実現する$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ヘテロ接合での大きな価電子バンドオフセット(E$$_{v}$$)が必要である。そこで、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相のSiを選択酸化し、大きなE$$_{v}$$が期待できる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ナノ混合相が作製できるかについて、中赤外及び遠赤外波数での赤外吸収法を用いて検討した。イオンビーム合成法を用いて作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶を真空中で800$$^{circ}$$C、2時間アニールして$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相を作製し、さらにこの試料を空気中で900$$^{circ}$$Cに加熱して表面酸化させた。ナノ混合相の中赤外及び遠赤外吸光度(ABS)スペクトルにおいて、未酸化試料のスペクトルにはないSi-O-Si非対称及び対称伸縮振動による吸収が、酸化が進行するにつれて増加した。これら2つのSi-O-Si伸縮振動のABSの増加は、ナノ混合相内のSiが酸化されSiO$$_{2}$$に変化していることを示している。また、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶のフォノン吸収ピークの強度は、酸化に関係なくほとんど変化しなかった。以上から、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si混合相の酸化過程で$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は酸化されず、主にナノ混合相のSiが選択酸化されSiO$$_{2}$$に変化することを明らかにした。この結果は、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ナノ混合相が$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Siナノ混合相の酸化によって作製できることを示す。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶/SiO$$_{2}$$のナノ混合相のフォトルミネッセンス特性

達見 隆秀*; 中村 達哉*; 森田 洸介*; 小林 博之*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶($$beta$$-NCs)/Siのナノ混合相は、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$固有のバンド(Aバンド)の強い発光が観測されている。しかし、ナノ混合相は顕著な温度消光が見られるため室温発光の大きな障害になっている。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の表面を酸化すると純粋な表面SiO$$_{2}$$層ができ、表面非輻射再結合を低減できるため、酸化は発光増強に効果的である。本研究では、$$beta$$-NCs/Siナノ混合相を選択酸化して作製した$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相のフォトルミネッセンス(PL)特性を検討し、室温発光への可能性を見出したので報告する。イオンビーム合成法を用いて作製した$$beta$$-NCs/Siナノ混合相を空気中900$$^{circ}$$Cで表面酸化させた。PLは波長641nmの半導体レーザで励起し、分光器とGe-Pin光検出器を用いてスペクトルを測定した。未酸化及び6時間酸化させたナノ混合相についてPLスペクトルの温度依存性を測定すると、発光強度の温度消光が未酸化の場合と同じように酸化試料についても観察された。発光強度の温度依存性はそれぞれのバンドで異なるが、Aバンド発光については$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相も酸化前の$$beta$$-NCs/Siナノ混合相の発光挙動と同じであることがわかった。発光強度は低温の1/300程度と大幅に減少したが、270K近くまでAバンド発光を確認した。このことから$$beta$$-NCs/SiO$$_{2}$$ナノ混合相は室温発光に有望であるといえる。

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