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論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

Observation of ion cyclotron emission owing to DD fusion product H ions in JT-60U

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.S2067_1 - S2067_4, 2010/12

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

論文

Observation of spontaneously excited waves in the ion cyclotron frequency range on JT-60U

市村 真*; 檜垣 浩之*; 柿本 真吾*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 石川 正男; 森山 伸一; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 48(3), p.035012_1 - 035012_7, 2008/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:30.04(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、JT-60Uにおけるイオンサイクロトロン周波数帯の自発的励起波動の実験的観測に関して報告する。磁場閉じ込めプラズマ中では、非等方速度分布に起因して不安定性が駆動される。中性粒子入射による高エネルギーDイオンによる励起波動と核融合反応イオン($$^{3}$$He, T)による2つのタイプの揺動が観測されている。これらの揺動は、JET, TFTRで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)と呼ばれるものと同じものと考えられる。本論文では、初めてこれらの励起波動の空間構造を明らかとした。ICRF加熱用のアンテナを磁気プローブとして用い、ポロイダル方向の空間構造を測定し、観測される波動が揺動磁場成分を持つことが明らかとなった。また、トロイダル方向の空間構造からDイオンに起因する揺動は磁場方向の波数が零付近、核融合反応イオンに起因する揺動は有限な波数を持つことが明らかとなった。さらに核融合反応イオンの$$^{3}$$HeとTに関しても異なる構造が観測され、異なるアルベン波動が不安定になることが示唆された。

論文

Observation of radial particle transport induced by the fluctuation measured with a gold neutral beam probe

小島 有志; 石井 亀男*; 宮田 良明*; 垣内 秀人*; 海藤 展弘*; 吉川 正志*; 板倉 昭慶*; 市村 真*; Chujo, T.*

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.274 - 276, 2007/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.08(Nuclear Science & Technology)

静電揺動や乱流による熱・粒子輸送は核融合プラズマにおいて重要なテーマの一つである。コアプラズマから周辺プラズマへの輸送など、揺動によって粒子や熱が輸送される過程は揺動の特徴やプラズマの分布によって異なるため、実験的に揺動輸送を評価することは、輸送制御に対する手がかりとなる。本研究ではミラー型プラズマにおけるドリフト波による揺動輸送を実験的に検討する。金の中性粒子ビームプローブは重イオンビームプローブの一種であり、ビーム強度から密度揺動、ビームエネルギーから電位揺動を同時計測し、コアプラズマにおける揺動粒子束を計測する唯一の手段である。本研究ではコアプラズマの密度,電位揺動の間の位相差を計測し、揺動と位相差の相関,揺動輸送との関連性を検討した。ドリフト波が成長するとともに揺動粒子束が発生し、その粒子束によって密度分布が緩和してドリフト波の成長が飽和する現象が見られ、揺動輸送自体が揺動の成長を妨げる可能性があることが知れた。

論文

Wave excitation in magnetically confined plasmas with an anisotropic velocity distribution

市村 真*; 檜垣 浩之*; 柿本 真吾*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 小澤 功*; 室 大志*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.150 - 153, 2007/02

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

磁場によって閉じ込められたプラズマ中では、非熱的エネルギーを持ったイオンの存在により、イオンサイクロトロン周波数帯の揺動が自発的に励起される。GAMMA10においては、磁力線方向と垂直に加熱されたプラズマの温度非等方性に起因するアルベンイオンサイクロトロン(AIC)波動が観測されている。一方、核燃焼プラズマにおいては、局所的なミラー磁場配位に捕捉される高温イオンの存在に起因すると考えられる静電波動の励起やイオンサイクロトロン放射(ICE)が観測されている。これらの不安定揺動を総合的に理解することを目的として実験的観測と波動励起の計算を行った。実験では、JT-60Uに設置されているICRFアンテナをピックアップループとして用い、ICRF領域の揺動の計測とその空間構造の測定を行った。垂直NBIに起因する揺動と核融合反応生成イオンに起因する揺動を観測し、その磁力線方向の波数測定から揺動の分散関係を明らかとした。AIC波動との関連を議論する。

論文

Overview of national centralized tokamak program; Mission, design and strategy to contribute ITER and DEMO

二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12

現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:51.44(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Engineering design and control scenario for steady-state high-beta operation in national centralized tokamak

土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.21(Nuclear Science & Technology)

JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。

論文

Design study of national centralized tokamak facility for the demonstration of steady state high-$$beta$$ plasma operation

玉井 広史; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; 細金 延幸; 市村 真*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1676 - 1683, 2005/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:47.76(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置の設計研究をまとめた。装置の設計は、プラズマのアスペクト比と形状制御性に関して自由度を広く確保できることが求められている。これは、ITERと平行して研究を進めるとともに、定常高ベータプラズマ運転についての科学的なデータベースをDEMOへ提供する観点から重要である。この目標に合致するように、プラズマのアスペクト比と形状の自由度の確保について、これまで比較的困難であったダイバータ排気性能との両立が図られるように装置設計を行った。この装置設計に基づいて、閉じ込め,安定性,電流駆動,ダイバータプラズマ等の物理性能を評価し、主目的である定常高ベータプラズマを実現するための制御方法を検討した。

論文

Progress in physics and technology developments for the modification of JT-60

玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.

Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.17(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

 被引用回数:33 パーセンタイル:25.13(Physics, Fluids & Plasmas)

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

論文

第17回IAEA核融合エネルギー会議

石田 真一; 市村 真*; 大藪 修義*; 岡村 昇一*; 小森 彰夫*; 関 泰; 中島 徳嘉*; 二宮 博正; 八木 康之*; 山中 龍彦*

プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1463 - 1466, 1998/12

平成10年10月19日-24日に横浜で開催された第17回IAEA核融合エネルギー会議の報告である。会議全体及び開会式の概要、自己点火プラズマへの道を拓くとともに、長時間維持で顕著な成果が得られたトカマク実験結果、ITER実現の技術的見通しが示された炉工学・ITERの成果、及び非トカマク実験、慣性核融合、理論の成果について述べてある。

論文

Double-electron excited singlet and triplet Be-like ions produced by slow He-like ion-atom collisions

北澤 真一; 市村 淳*; 武田 淳一*; 田辺 邦宏*; 町田 修一*; 高柳 俊暢*; 脇谷 一義*; 家村 彰*; F.Currel*; 大谷 俊介*; et al.

Atomic Collision Research in Japan, (24), p.70 - 72, 1998/00

我々は、理研や東大田無のECRイオン源を用いて低エネルギー(数10keV)のHe様多価イオンと、希ガスの衝突による2電子移行で生成するBe様イオンを放出電子分光によって測定してきた。理論計算によってそのスペクトル中のピークを同定し、電子の1重項状態、3重項状態を調べた。標的原子がHeのときは、1重項のみが現れ、Neのときは、3重項状態が主に現れ、Arのときには、1重項、3重項がともに現れる傾向があるということがわかった。

口頭

ICRF waves for plasma diagnostics in GAMMA 10 and JT-60U

市村 真*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; GAMMA10グループ*; 石川 正男*; 森山 伸一; 鈴木 隆博

no journal, , 

ICRF波動は、プラズマ加熱に用いられると同時に有用なプラズマ診断法になり得ると考えている。例えば、イオンサイクロトロン放射(ICE)がJETやTFTRの核燃焼プラズマにおいて観測されている。波動励起機構の解明により、ICEは、核融合反応に関する受動的な診断法となる。一方、GAMMA10においては、温度非等方性に起因したアルベンイオンサイクロトロン(AIC)波動の自発励起が観測されている。AIC波動は、境界条件に強く依存した固有モードとして励起され、その詳細な解析からプラズマパラメタを推定することが可能である。また、低電力ICRF波動を外部から入射し、プラズマ応答の磁気プローブを用いた観測からプラズマパラメタを推定することを試みている。発表では、GAMMA10における能動的ICRF診断法の紹介と、JT-60UにおけるICEを用いた受動的診断法の検討について報告する。

口頭

GAMMA10及びJT-60UにおけるICRF波動を用いたプラズマ診断

市村 真*; 檜垣 浩之*; 山口 裕資*; 根本 健樹*; 片野 誠*; 茂木 ゆき美*; 小澤 功*; 室 大志*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

no journal, , 

境界条件に強く依存するプラズマ中の固有モード励起に着目して、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)の波動を用いたプラズマ診断法の確立を目的としている。GAMMA10装置においては、低電力ICRF波動を外部から入射し、プラズマ応答を磁気プローブを用いて観測する能動的診断法の初期的実験結果を報告する。また、JT-60U装置においては、中性粒子入射に起因する高エネルギーイオン、及び、核融合反応イオンに起因するイオンサイクロトロン放射からプラズマパラメタ等を推定する受動的診断法について議論する。

口頭

非等方速度分布プラズマ中における自発励起波動の研究

片野 誠*; 市村 真*; 山口 裕資*; 茂木 ゆき美*; 室 大志*; 大内 敏昭*; 大石 洵也*; 佐藤 翔一*; 石川 正男; 森山 伸一; et al.

no journal, , 

非等方な速度分布を持つプラズマ中では、自発的に波動が励起され、その非等方性を緩和しようとする。プラズマ中心部で発生した核融合反応生成イオンが大きなバナナ軌道を描き周辺部に到達したとき、周辺部プラズマの分布関数の裾野に正の勾配を持つ集団を形成する(Bump on tail分布)。本研究ではJT-60Uにおいて、ICRF領域の自発励起波動であるICE(Ion Cyclotron Emission)の実験結果と、局所近似の熱いプラズマ分散式を解くことによる波動励起を評価し、ICE励起機構に関して議論を行う。

口頭

GAMMA10及びJT-60Uにおける非等方速度分布に起因する波動の自発励起

市村 真*; 山口 裕資*; 佐藤 翔一*; 片野 誠*; 大内 敏昭*; 室 大志*; 関原 悠介*; 村上 達也*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

no journal, , 

中性粒子入射や高周波により加熱されたイオン、また、核融合反応生成イオンの存在によるプラズマ中の速度空間非等方分布に起因する自発励起波動について、詳細な解析と各種磁場閉じ込め装置において観測される波動を比較し、その物理機構を明らかとして、高エネルギーイオン閉じ込めの改善等に貢献することを目的としている。今回、新たに核融合反応プロトンによるICEを初めて同定したこと、また、詳細なトロイダル方向波数の計測から核融合反応生成ヘリウム3イオンとトリトンに起因するICEが異なる波動励起であることを実験的に明らかにしたことを報告する。また、GAMMA10装置で観測されるアルベンイオンサイクロトロン波動との共通点議論することを考え、周辺部におけるトリトンの非等方速度分布形成をEPOCコードを用いて評価した。

口頭

JT-60UにおけるD-D反応生成プロトンに起因するICEの研究

佐藤 翔一*; 市村 真*; 山口 裕資*; 片野 誠*; 今井 康隆*; 村上 達也*; 三宅 勇一郎*; 横山 拓郎*; 森山 伸一; 小林 貴之; et al.

no journal, , 

JT-60Uで観測されるイオンサイクロトロン放射(ICE)のなかで、入射したDビームに起因するICE(D)と核反応生成(FP)イオンに起因するICEでは、トロイダル方向の波数が異なり、FPイオンによるICEは有限な波数を持つことがこれまでに観測されている。この性質を利用して、ICE(D)の2倍高調波と分離してICE(H)を同定した。ICE(H)が観測される条件を明らかにすることを目的として、実験条件の特定とEPOCコードを用いて軌道の計算をしている。

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