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論文

Comprehensive analysis and evaluation of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 2

山下 拓哉; 佐藤 一憲; 本多 剛*; 野崎 謙一朗*; 鈴木 博之*; Pellegrini, M.*; 酒井 健*; 溝上 伸也*

Nuclear Technology, 206(10), p.1517 - 1537, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

The estimation and understanding of the state of fuel debris and fission products inside the plant is an essential step in the decommissioning of the TEPCO Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F). However, the direct observation of the plant interior, which is under a high radiation environment. Therefore, in order to understand the plant interior conditions, the comprehensive analysis and evaluation is necessary, based on various measurement data from the plant, analysis of plant data during the accident progression phase and information obtained from computer simulations for this phase. These evaluations can be used to estimate the conditions of the interior of the reactor pressure vessel (RPV) and the primary containment vessel (PCV). Herein, 1F Unit 2 was addressed as the subject to produce an estimated map of the fuel debris distribution from data obtained about the RPV and PCV based on the comprehensive evaluation of various measurement data and information obtained from the accident progression analysis, which were released to the public in June 2018.

論文

Study of $$Y^*$$ in nuclei through C$$(K^-, pi^+)X$$ spectrum at 1.8 GeV/$$c$$ in the J-PARC E05 experiment

本多 良太郎*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 市川 裕大; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023014_1 - 023014_4, 2019/11

We measured the $$(K^-,pi^+)$$ reaction spectra at 1.8 GeV/$$c$$ for the graphite and the polyethylene targets in the J-PARC E05 pilot experiment. By comparing the spectra for these two targets, it was found that $$Sigma^{*-}(1385)$$ in the $$^{11}$$B nucleus is quite broadened. Furthermore, we also compared broadness of $$Sigma^{*-}(1385)$$ with $$K^*(892)$$ obtained in the $$(K^-,p)$$ spectrum. $$Sigma^{*-}(1385)$$ seems to be much more broadened in nuclei than $$K^*(892)$$. We gave a possible interpretation, which is related to compositeness of decuplet baryons, for this situation.

論文

Integrated modelling of toroidal rotation with the 3D non-local drift-kinetic code and boundary models for JT-60U analyses and predictive simulations

本多 充; 佐竹 真介*; 鈴木 康浩*; 吉田 麻衣子; 林 伸彦; 神谷 健作; 松山 顕之; 篠原 孝司; 松永 剛; 仲田 資季; et al.

Nuclear Fusion, 55(7), p.073033_1 - 073033_11, 2015/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.51(Physics, Fluids & Plasmas)

The integrated simulation framework for toroidal momentum transport is developed, which self-consistently calculates the neoclassical toroidal viscosity (NTV), the radial electric field $$E_r$$ and the resultant toroidal rotation $$V_phi$$ together with the scrape-off-layer(SOL)-physics based boundary model. The coupling of three codes, the 1.5D transport code, TOPICS, the 3D equilibrium code, VMEC and the 3D $$delta f$$ drift-kinetic equation solver, FORTEC-3D, makes it possible to calculate the NTV due to the non-axisymmetric perturbed magnetic field caused by toroidal field coils. Analyses reveal that the NTV significantly influences $$V_phi$$ in JT-60U and $$E_r$$ holds the key to determine the NTV profile. The sensitivity of the $$V_phi$$ profile to the boundary rotation necessitates a boundary condition modelling for toroidal momentum. Owing to the high-resolution measurement system in JT-60U, the $$E_r$$ gradient is found to be virtually zero at the separatrix regardless of toroidal rotation velocities. Focusing on $$E_r$$, the boundary model of toroidal momentum is developed in conjunction with the SOL/divertor plasma code D5PM. This modelling realizes self-consistent predictive simulations for operation scenario development in ITER.

論文

Experimental analyses and predictive simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in rippled tokamaks

本多 充; 佐竹 真介*; 鈴木 康浩*; 松永 剛; 篠原 孝司; 吉田 麻衣子; 松山 顕之; 井手 俊介; 浦野 創

Nuclear Fusion, 54(11), p.114005_1 - 114005_14, 2014/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:43.27(Physics, Fluids & Plasmas)

A cooperation framework for analyses and predictions of the neoclassical toroidal viscosity (NTV) and the resultant toroidal flow is developed among the TOPICS, VMEC and FORTEC-3D codes. With the real geometry in JT-60U taken into account, it is found that the NTV is one of the cardinal torque sources especially in the edge region irrespective of the insertion of the ferritic steel tiles (FSTs) that reduce the toroidal field ripple amplitude and it is essential to numerically reproduce the measured toroidal rotation profile in the edge. The up-down asymmetric component of the NTV is damped due to the FSTs and the NTV profile correlates with the profile of the radial electric field $$E_r$$. Predictive simulations for JT-60SA H-mode scenarios are also performed to investigate the effects of the NTV on toroidal rotation. The NTV reversal is observed in the pedestal region where the steep pressure gradient is formed, due to the dependence of the NTV on $$E_r$$.

論文

Integrated modeling of toroidal rotation with the 3D non-local drift-kinetic code and boundary models for JT-60U analyses and predictive simulations

本多 充; 佐竹 真介*; 鈴木 康浩*; 吉田 麻衣子; 林 伸彦; 神谷 健作; 松山 顕之; 篠原 孝司; 松永 剛; 仲田 資季; et al.

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

The integrated framework for toroidal momentum transport is developed, which self-consistently calculates the neoclassical toroidal viscosity (NTV), the radial electric field $$E_r$$ and resultant toroidal rotation together with the scrape-off-layer (SOL) physics-based boundary model. The coupling of three codes, TOPICS, VMEC and FORTEC-3D, can calculate rotation caused by the NTV due to the non-axisymmetric perturbed magnetic field caused by toroidal field coils. It is found that the NTV influences toroidal rotation in JT-60U and $$E_r$$ holds the key to determine the NTV profile. The sensitivity of the toroidal rotation profile to the boundary rotation necessitates the boundary condition modeling. From the measurement in JT-60U, the $$E_r$$ gradient is found to be insensitive at the separatrix. Focusing on $$E_r$$, the boundary model of toroidal momentum is developed in conjunction with the SOL/divertor plasma code. This modeling realizes self-consistent predictive simulations for operation scenario development in ITER.

論文

Extension of kinetic-magnetohydrodynamic model to include toroidal rotation shear effect and its application to stability analysis of resistive wall modes

白石 淳也; 宮戸 直亮; 松永 剛; 本多 充; 林 伸彦; 井手 俊介

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

トカマクプラズマにおいて発生する電磁流体力学(MHD: Magnetohydrodynamics)モードに対する、トロイダル回転シア効果及び運動論的効果を解明するため、運動論的MHDモデルの拡張を行った。回転の効果を含む案内中心ラグランジアンを用いて、運動論的MHDモデルの再定式化を行った。その結果、案内中心の運動がコリオリ力と遠心力の効果を受けて、MHDモードと粒子運動の共鳴によるエネルギー項が拡張されることを示した。また、平衡の分布関数に回転の効果を入れることでも拡張を行った。これらの効果は、従来の運動論的MHDモデルでは見落とされてきた。この拡張された運動論的MHDモデルをトカマク配位における抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)解析コードMINERVA/RWMaCに実装し、ベンチマークに成功した。また、当コードをJT-60Uを模擬した平衡に応用し、回転シア効果によって、RWMが粒子運動と共鳴してエネルギーが減衰することが明らかになった。

論文

Edge radial electric field formation after the L-H transition on JT-60U

神谷 健作; 松永 剛; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 鎌田 裕; 居田 克巳*; 伊藤 公孝*; JT-60チーム

Contributions to Plasma Physics, 54(4-6), p.591 - 598, 2014/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.31(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60U装置において観測されたL-H遷移における径電場構造について報告する。本発表では、無次元量であるポロイダルマッハ数に着目し、通常のトカマク型装置において観測される閉じ込め時間よりも十分短い時間スケールのL-H遷移現象とJT-60Uで観測される閉じ込め時間程度の長い時間スケールのL-H遷移現象を比較する。さらに、長い時間スケールのL-H遷移に続いて観測されるHモード中における短い時間スケールの多段階電場遷移のメカニズムについて、同一条件でもHモード中の多段階電場遷移現象の無い場合とプラズマ分布や乱流状態を詳細に比較することで、その発生条件を探り、また理論モデルとも比較する。

論文

Self-radiation effects and glassy nature of magnetic transition in AmO$$_2$$ revealed by $$^{17}$$O-NMR

徳永 陽; 西 剛史; 中田 正美; 伊藤 昭憲*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 本間 佳哉*; 本多 史憲*; 青木 大*; Walstedt, R. E.*

Physical Review B, 89(21), p.214416_1 - 214416_8, 2014/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.14(Materials Science, Multidisciplinary)

AmO$$_2$$の低温の磁気相転移の起源を$$^{17}$$O NMR法により調べた。この相転移については帯磁率では8.5K付近で明確な異常が観測されるが、中性子やメスバウアー分光測定では磁気双極子の秩序は観測されていない。このためNpO$$_2$$と同じ高次多極子の秩序の可能性も指摘されていた。今回我々は新たに$$^{17}$$O核を置換したAmO$$_2$$試料を準備し、それをできる限り短時間でNMR実験サイトへと運び測定を行った。これにより自己照射効果がほぼ存在しない場合の電子状態を確認することができた。さらに同試料を極低温状態に一ヶ月保管することで、自己損傷効果が急激に進み、それによって短時間で試料内の電子状態に変化していく様子を観測することができた。さらにNMRスペクトルの温度依存性と核磁気緩和時間の測定から、AmO$$_2$$の磁気相転移がスピン-グラス的な特徴を持つことも明らかになった。

論文

Simulations of toroidal rotation driven by the neoclassical toroidal viscosity in tokamaks

本多 充; 佐竹 真介*; 鈴木 康浩*; 松永 剛; 井手 俊介; 吉田 麻衣子; 林 伸彦

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 37D, p.P1.182_1 - P1.182_4, 2013/07

For simulations of toroidal rotation with the neoclassical toroidal viscosity (NTV) included, the framework of the collaborative execution of the integrated code TOPICS with the 3D equilibrium code VMEC and the 3D neoclassical transport code FORTEC-3D has been developed. In tokamaks, toroidally-asymmetric components of the magnetic field exist and they produce the neoclassical toroidal viscosity. The neoclassical toroidal viscosity damps or sometimes accelerates toroidal rotation towards a certain rotation level, called the offset rotation. The contribution of the neoclassical toroidal viscosity to toroidal rotation has been investigated in JT-60SA plasmas. The simulations show that even the smaller ripple amplitude produces a non-negligible amount of the NTV torque that is almost comparable to the NBI torque.

論文

Optimization of JT-60SA plasma operational scenario with capabilities of installed actuators

井手 俊介; 相羽 信行; Bolzonella, T.*; Challis, C. D.*; 藤田 隆明; Giruzzi, G.*; Joffrin, E.*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 本多 充; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03

Assessment of capabilities in controlling key plasma parameters to access and sustain a high normalized pressure plasma in JT-60SA has been carried out using predictive simulations with emphasis on controllability with actuators, including not only heating and current drive but also fueling and pumping system. It is confirmed that the safety factor profile, which is believed to play an important role for confinement improvement, can be prepared appropriately at the plasma current ramp-up phase in a wide extent within capability of the installed ECRF system. At the flat-top of a high pressure and high bootstrap current plasma, it is also confirmed that the installed NB system can modify the safety factor profile and the confinement property within the planned capabilities. It is confirmed that impurity seeding in the SOL and the divertor region can maintain the heat flux within the divertor heat tolerance keeping the separatrix density level acceptable.

論文

Modifications to the edge radial electric field by angular momentum injection in JT-60U and their implication for pedestal transport

神谷 健作; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; et al.

Nuclear Fusion, 52(11), p.114010_1 - 114010_12, 2012/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.33(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UのNBI加熱プラズマにおけるType-I ELMy Hモードの周辺径電場構造について報告する。径電場は荷電交換分光計測による炭素イオンのトロイダル、ポロイダル及び反磁性フローの径方向の力の釣り合いから評価した。本研究では、NBIによる外部運動量入力方向を変化させた場合のType-I ELM発生直前の電場シアとイオン温度ペデスタル構造との関係に着目している。運動量入射方向に応じてトロイダル流だけでなくポロイダル流の変化が観測された。その結果、co-NBIの場合には電場シア領域が広がり、counter-NBIの場合には電場の井戸が深くなった。電流方向への運動量入射とともにイオン温度ペデスタル幅が広がる事はE$$times$$Bシア領域の拡大結果と矛盾しない。しかし運動量入射方向の違いによって電場シア構造が大きく異なるにもかかわらず最大イオン温度勾配には大きな変化は観測されていない。

論文

Alpha particle-driven toroidal rotation in burning plasmas

本多 充; 滝塚 知典; 飛田 健次; 松永 剛; 福山 淳*

Nuclear Fusion, 51(7), p.073018_1 - 073018_9, 2011/07

The mechanism of a torque intrinsically produced by alpha particles and the subsequent possibility to create significant toroidal rotation and shear are investigated. In DEMO plasmas, OFMC predicts that co-collisional torque and a counter $$vec{j}timesvec{B}$$ torque always emerge regardless of the magnetic configuration, and both of them virtually cancel each other out. The gradient of the source profile of alpha particles produces both torques, and the magnitude of each torque is enhanced in the reversed shear configuration compared to the normal shear configuration, provided that the source gradient is finite and similar in both cases. The resultant rotation velocity estimated by TASK/TX is far below the threshold to stabilize resistive wall modes through intrinsic alpha-driven torque alone. It is estimated that neutral beam injection at a moderate power level may be necessary for obtaining toroidal rotation sufficient to stabilize resistive wall modes.

論文

Alpha particle-driven toroidal rotation in burning plasmas

本多 充; 滝塚 知典; 飛田 健次; 松永 剛; 福山 淳*

Nuclear Fusion, 51(7), p.073018_1 - 073018_9, 2011/07

 被引用回数:16 パーセンタイル:36.07(Physics, Fluids & Plasmas)

The mechanism of a torque intrinsically produced by alpha particles and the subsequent possibility to create significant toroidal rotation and shear are investigated. In DEMO, an orbit-following Monte Carlo code OFMC predicts that the magnitude of both collisional and a $$vec{j}timesvec{B}$$ torques increases in a reversed shear configuration compared to that in a normal shear case. The gradient of the source profile of alpha particles produces the co-directed collisional torque and a counter-directed $$vec{j}timesvec{B}$$ torque, and both torques virtually cancel each other out over the entire domain. Eventually, the toroidal rotation velocity solely driven by alpha particles is not sufficient to stabilize resistive wall modes (RWMs), but neutral beam injection will be capable of exceeding the threshold of RWM stabilization, if it is used.

論文

Alpha particle-driven toroidal rotation in burning plasmas

本多 充; 滝塚 知典; 飛田 健次; 松永 剛; 福山 淳*; 小関 隆久

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

The mechanism of a torque intrinsically produced by alpha particles and the subsequent possibility to create significant toroidal rotation and shear are investigated. In DEMO plasmas, an orbit-following Monte Carlo code OFMC predicts that the profile of a collisional torque is influenced near the magnetic axis by a reversed magnetic shear configuration, while that of a $$vec{j}timesvec{B}$$ torque is not. It is found that the gradient of the source profile of alpha particles produces the co-directed collisional torque and a counter-directed $$vec{j}timesvec{B}$$ torque, and both torques virtually cancel each other out in the central region of the plasma. A non-negligible torque shear and resulting toroidal rotation in the co-direction are obtained in a weakly reversed-shear configuration, but the estimated rotation velocity is below the threshold to stabilize resistive-wall modes through intrinsic alpha-driven torque alone.

論文

Pressure effect on antiferromagnetic ordering in UIn$$_3$$

芳賀 芳範; 本多 史憲*; 江藤 徹二郎*; 巨海 玄道*; 加賀山 朋子*; 竹下 直*; 毛利 信男*; 中西 剛司*; 常盤 欣文*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 71(8), p.2019 - 2021, 2002/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.92(Physics, Multidisciplinary)

高圧下電気抵抗測定を行い、UIn$$_3$$の圧力相図を決定した。反強磁性転移温度は加圧とともに単調に上昇し、常圧の88Kから9GPaでは127Kに達した。その他に、圧力誘起の新しい転移を発見した。この転移は1.4GPa以上の圧力下で現れ、加圧とともに転移温度が減少し、約8GPaで消失した。

論文

ITER工学設計

下村 安夫; 常松 俊秀; 山本 新; 丸山 創; 溝口 忠憲*; 高橋 良和; 吉田 清; 喜多村 和憲*; 伊尾木 公裕*; 井上 多加志; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 78(Suppl.), 224 Pages, 2002/01

日本,米国,欧州,ロシアの4極の協定に基づき、1992年7月に開始されたITER工学設計活動(ITER-EDA)は、ITER建設の判断に必要な技術的準備を整え、2001年7月に9年間の活動を完了した。本件は、ITER工学設計活動において完成された最終設計報告書の物理及び工学設計の成果を簡潔にまとめたものである。

口頭

JT-60SAにおける先進プラズマの生成と性能評価の現状

井手 俊介; 浦野 創; 林 伸彦; 本多 充; 相羽 信行; 松永 剛; 武智 学; 大山 直幸; 鎌田 裕; JT-60SAチーム

no journal, , 

JT-60SAでは、ITER定常運転やDEMO炉で要求される高規格化圧力プラズマの定常維持を主目標の一つとしている。導体安定化板や抵抗性壁モード制御コイルを設置することにより、4を超える高規格化圧力プラズマを安定に維持することを目指す。さらに、高圧力による自発電流と、おもに負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)による非誘導電流駆動により、このような高圧力プラズマの定常維持を実証する。本講演では、このような高規格化圧力プラズマ生成のための立ち上げや運転領域等に関する評価の現状について報告する。

口頭

DEMO炉級プラズマにおけるアルファ粒子駆動トロイダル回転の研究

本多 充; 滝塚 知典; 飛田 健次; 松永 剛; 福山 淳*; 小関 隆久

no journal, , 

アルファ粒子が自発的に作り出すトルクの物理機構と、それが有意なトロイダル回転・シアを作り出す可能性について調べた。DEMOプラズマにおいて、粒子軌道追跡モンテカルロコードOFMCは負磁気シア配位によって衝突トルク分布と$$vec{j}timesvec{B}$$トルク分布はともに絶対値が大きくなることを明らかにした。アルファ粒子源分布の勾配がプラズマ電流に対して順方向の衝突トルク、逆方向の$$vec{j}timesvec{B}$$トルクを作りだし、プラズマ中心部分では両トルクがほぼ相殺し合うことを示した。アルファ駆動トルクによって生成されるトロイダル回転速度は抵抗性壁モード(RWM)を抑制するのに十分ではないと予測された。プラズマ自身が作り出す自発回転トルクを除けば、中性粒子入射ビームによって作られるトルクはRWMを抑制できる速度を得るために必要であると思われる。

口頭

JT-60SAにおける先進プラズマ生成と運転領域及び性能評価の現状

井手 俊介; 浦野 創; 林 伸彦; 栗田 源一; 本多 充; 相羽 信行; 松永 剛; 武智 学; JT-60SAチーム

no journal, , 

JT-60SAでは、ITER定常運転やDEMO炉で要求される高規格化ベータプラズマの定常維持を主目標の一つとしている。導体安定化板や抵抗性壁モード制御コイルを設置するとともに、高圧力による自発電流と主に負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)による非誘導電流駆動により、4を超える高規格化圧力プラズマを安定に定常維持できることを実証する。また最大5.5MAまでプラズマ電流を流すことにより、ITERにより近い低衝突周波数,低ポロイダル規格化ラーマー半径の領域での実験が可能になる。原子力機構では、これらのプラズマの性能の評価を、種々のコードを用いて行っている。本講演では、JT-60SAにおける高性能プラズマ生成のための立ち上げや運転領域等に関する評価の現状について報告する。

口頭

Alpha particle-induced torque in DEMO-relevant plasmas

本多 充; 滝塚 知典; 飛田 健次; 松永 剛; 福山 淳*

no journal, , 

アルファ粒子によって自発的に生成されるトルクの物理機構と、その結果生じるトロイダル回転やシアの有意性について調べた。DEMOプラズマにおいて、軌道追跡モンテカルロコードOFMCを用いて、負磁気シア配位の場合は正磁気シアの場合よりも衝突減速トルクと$$vec{j}timesvec{B}$$トルクの両方とも絶対値が増えることを明らかにした。アルファ粒子源分布の勾配がプラズマ電流に対して順方向の衝突減速トルクと逆方向の$$vec{j}timesvec{B}$$トルクを生んでいること、またその両者は全分布に渡ってほぼきっちり打ち消し合うことがわかった。結果的にアルファ粒子のみに駆動されるトロイダル回転速度は抵抗性壁モードを抑制するのに十分ではないが、中性粒子ビーム入射を用いれば抵抗性壁モードを抑制するのに必要な速度の閾値を超えた回転が生まれうることがわかった。

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