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論文

Development of advanced inductive scenarios for ITER

Luce, T. C.*; Challis, C. D.*; 井手 俊介; Joffrin, E.*; 鎌田 裕; Politzer, P. A.*; Schweinzer, J.*; Sips, A. C. C.*; Stober, J.*; Giruzzi, G.*; et al.

Nuclear Fusion, 54(1), p.013015_1 - 013015_15, 2013/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:23.25(Physics, Fluids & Plasmas)

The ITPA IOS group has coordinated experimental and modeling activity on the development of advanced inductive scenarios for applications in the ITER tokamak. This report documents the present status of the physics basis and the prospects for applications in ITER. The key findings are: (1) inductive scenarios capable of higher $$beta_{rm N} ge 2.4$$ than the ITER baseline scenario ($$beta_{rm N} = 1.8$$) with normalized confinement at or above the standard H-mode scaling have been established under stationary conditions on the four largest diverted tokamaks (AUG, DIII-D, JET, JT-60U) in a broad range in $$q_{rm 95}$$ and density; (2) MHD modes can play a key role in reaching stationary high performance, but also define the stability and confinement limits; (3) the experiments have yielded clearer measurements of the normalized gyroradius scalin; and (4) coordinated modeling activity supports the present research by clarifying the most significant uncertainties in the projections to ITER.

論文

Experimental investigation and validation of neutral beam current drive for ITER through ITPA joint experiments

鈴木 隆博; Akers, R.*; Gates, D. A.*; G$"u$nter, S.*; Heidbrink, W. W.*; Hobirk, J.*; Luce, T. C.*; 村上 和功*; Park, J. M.*; Turnyanskiy, M.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083020_1 - 083020_8, 2011/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:32.91(Physics, Fluids & Plasmas)

国際トカマク物理活動(ITPA)の下で、世界の主要な4つのトカマク装置(AUG(独国), DIII-D(米国), JT-60U(日本)、及びMAST(英国))において周辺部中性粒子ビーム(NB)駆動電流分布を測定し理論を検証するための国際装置間比較実験を実施した。さまざまな装置での実験を行い、プラズマ電流0.6-1.2MA,トロイダル磁場0.3-3.7T, NBの加速エネルギー67-350keVと広いダイナミックレンジの実験条件に渡ってNB駆動電流分布(あるいは全電流分布のNBCDによる変化)を測定し、NB駆動電流とその空間分布の測定結果は、比較的小さい高速イオンの拡散係数(0-0.5m$$^2$$/s)を仮定した理論計算で説明できることがわかった。また、AUG及びDIII-Dの結果によると、低い加熱パワーのときにはNB駆動電流分布は高速イオンの拡散係数として0m$$^2$$/sを仮定した理論計算で説明できる一方で、高い加熱パワー(AUGでは5MW、DIII-Dでは7.2MW)の時には0.3-0.5m$$^2$$/s程度の拡散係数を仮定した理論計算が最もよく実験と合致するとの結果を得た。背景プラズマ乱流による高速イオンの散乱とそれによる再分配と考えられる。測定したNB駆動電流と$$D$$$$_{rm b}$$=0を仮定した計算との比について、高速イオンの静電的乱流輸送の指標である$$E$$$$_{rm b}$$/$$T$$$$_{rm e}$$及び電磁的乱流輸送の指標であるトロイダル$$beta$$値への依存性を調べ、ITERの周辺部NB電流駆動について議論する。

論文

Integrated modeling of steady-state scenarios and heating and current drive mixes for ITER

村上 和功*; Park, J. M.*; Giruzzi, G.*; Garcia, J.*; Bonoli, P.*; Budny, R. V.*; Doyle, E. J.*; 福山 淳*; 林 伸彦; 本多 充; et al.

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

Recent progress on ITER steady-state scenario modeling by the ITPA-IOS group is reviewed. Code-to-code benchmarks as the IOS group's common activities for the two steady-state scenarios (weak shear scenario and internal transport barrier scenario) are reviewed. These are discussed in terms of transport and kinetic profiles, heating and CD sources using various transport codes.

論文

On maximizing the ICRF antenna loading for ITER plasmas

Mayoral, M.-L.*; Bobkov, V.*; Colas, L.*; Goniche, M.*; Hosea, J.*; Kwak, J. G.*; Pinsker, R.*; 森山 伸一; Wukitch, S.*; Baity, F. W.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 11 Pages, 2011/03

ITERにおけるイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱装置の最大入射パワーは、アンテナにいかなる設計を採用したとしても、スクレイプオフ層の密度分布に強く依存する。ガス入射によってスクレイプオフ層の密度分布を能動的に制御することで、主プラズマ周辺密度の変化によるICRF波の結合状態の変化を最小化できると考えられている。この手法の特性をさらに詳しく調べるために、国際トカマク物理活動(ITPA)が調整した共同実験が行われた。この実験に参加したすべてのトカマクにおいて、ガス入射を用いたスクレイプオフ層の密度上昇によって結合の改善が得られた。アンテナ前面の密度を上昇させるツールとしてのガス入射の有効性は、広い範囲の実験条件すなわちさまざまなガス入射位置やさまざまなプラズマ形状に対して証明された。また、プラズマ閉じ込めへの有害な影響やアンテナ近傍での有害な相互作用は観測されなかった。

論文

Experimental investigation and validation of neutral beam current drive for ITER through ITPA joint experiments

鈴木 隆博; Akers, R.*; Gates, D. A.*; G$"u$nter, S.*; Heidbrink, W. W.*; Hobirk, J.*; Luce, T. C.*; 村上 和功*; Park, J. M.*; Turnyanskiy, M.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/10

国際トカマク物理活動(ITPA)の下で、世界の主要な4つのトカマク装置(AUG(独国),DIII-D(米国),JT-60U(日本)、及びMAST(英国))において周辺部中性粒子ビーム(NB)駆動電流分布を測定し理論を検証するための国際装置間比較実験を実施した。さまざまな装置での実験を行い、プラズマ電流0.6-1.2MA,トロイダル磁場0.3-3.7T,NBの加速エネルギー67-350keVと広いダイナミックレンジの実験条件に渡ってNB駆動電流分布(あるいは全電流分布のNBCDによる変化)を測定し、NB駆動電流とその空間分布の測定結果は、比較的小さい高速イオンの拡散係数(0-0.5m$$^2$$/s)を仮定した理論計算で説明できることがわかった。また、AUG及びDIII-Dの結果によると、低い加熱パワーの時にはNB駆動電流分布は高速イオンの拡散係数として0m$$^2$$/sを仮定した理論計算で説明できる一方で、高い加熱パワー(AUGでは5MW、DIII-Dでは7.2MW)の時には0.3-0.5m$$^2$$/s程度の拡散係数を仮定した理論計算がもっとも良く実験と合致するとの結果を得た。背景プラズマ乱流による高速イオンの散乱とそれによる再分配と考えられる。これらの結果をまとめ、ITERの周辺部NB電流駆動について議論する。

論文

Validation of on- and off-axis neutral beam current drive against experiment in DIII-D

Park, J. M.*; 村上 和功*; Petty, C. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Holcomb, C. T.*; Van Zeeland, M. A.*; Prater, R.*; Luce, T. C.*; Wade, M. R.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(9), p.092508_1 - 092508_10, 2009/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:39.62(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dにおいてプラズマを垂直方向に変位させることで、プラズマ周辺部(off-axis)での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)を実証した。モーショナルシュタルク効果計測により測定した磁力線ピッチ角の時間変化からポロイダル磁束の時間変化を評価し、小半径の半分程度にピークを持ち空間的に広がったoff-axis NBCD分布を示す結果を得た。多くの場合、測定したoff-axis NBCD分布は有限軌道効果を考慮した軌道追跡モンテカルロコードによる高速イオンの減速計算によるものと一致する。中性化した高速イオンが発するD$$alpha$$光の2次元イメージング計測によるとビームイオン密度分布は凹状になっており古典的な減速の描像と一致する。NB駆動電流の大きさはビームと磁力線のなす角と関係しており、両者のなす角が小さくなるように選ぶことでoff-axis NBCDの効率は中心部(on-axis)NBCDと同程度によくすることができる。測定したoff-axis NBCDは入射パワーとともに増加するが、高パワーにおいて測定と計算が合うためには計算に適度な高速イオン拡散を入れる必要がある。

論文

Off-axis neutral beam current drive for advanced scenario development in DIII-D

村上 和功*; Park, J. M.*; Petty, C. C.*; Luce, T. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Prater, R.*; Wade, M. R.*; Anderson, P. M.*; Austin, M. E.*; et al.

Nuclear Fusion, 49(6), p.065031_1 - 065031_8, 2009/06

 被引用回数:33 パーセンタイル:15.61(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dでは、小半径の50%という周辺部で電流駆動できるようにするために、2つの中性粒子ビーム(NB)の垂直方向角度を可変とする改造を計画している。計算によると、NBを下側に向けた場合には、プラズマ電流とトロイダル磁場が同方向の場合に電流駆動効率が大きくなる。この効果は大きく、ITERでの計算では現状のトロイダル磁場の方向を反転させると周辺部NB駆動電流は20%以上増加する。この計算結果を検証するためにDIII-Dでプラズマを上下方向に寄せることでNBに対する磁力線の角度を変化させ、そのときの周辺部NB駆動電流を調べた。MSE計測によるとNB駆動電流は計算通り40$$sim$$45%変化した。この結果から、DIII-DのNBに垂直方向角度を可変とする改造を行うことで、ITERや将来のトカマクのためのシナリオ開発を強力に推進できるだけでなく、輸送・高エネルギー粒子・加熱電流駆動の物理を自在に調べられるようになることが期待される。

論文

The 2008 public release of the international multi-tokamak confinement profile database

Roach, C. M.*; Walters, M.*; Budny, R. V.*; Imbeaux, F.*; Fredian, T. W.*; Greenwald, M.*; Stillerman, J. A.*; Alexander, D. A.*; Carlsson, J.*; Cary, J. R.*; et al.

Nuclear Fusion, 48(12), p.125001_1 - 125001_19, 2008/12

 被引用回数:28 パーセンタイル:71.19(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、国際トカマク物理活動において構築し2008年に一般公開した分布データベースについて述べる。分布データベースは、プラズマ輸送特性を記述するモデルの検証に活用される。1998年に一般公開した分布データベースに加えて、世界のトカマク装置(11台)で得られた代表的な分布データ(約100放電)を新たに登録している。例えば、JETとTFTRで実施されたDT放電、各装置で得られた内部輸送障壁を持つ放電やハイブリッド運転シナリオの放電などが含まれており、新規登録されたすべての放電の目的や特徴を装置ごとに記述している。また、分布データベースはftp, http, MDSplusを通して読み出しが可能である。

論文

Progress in the ITER physics basis, 6; Steady state operation

Gormezano, C.*; Sips, A. C. C.*; Luce, T. C.*; 井手 俊介; Becoulet, A.*; Litaudon, X.*; 諫山 明彦; Hobirk, J.*; Wade, M. R.*; 及川 聡洋; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S285 - S336, 2007/06

 被引用回数:222 パーセンタイル:24.07(Physics, Fluids & Plasmas)

国際熱核融合実験炉(ITER)におけるプラズマ開発に向けた物理的基盤について最近の研究の国際的な進展についてまとめたものである。この章ではITERにおける定常運転に関して、以下の点に重点を置いて記述する。統合運転シナリオ, 運転シナリオの最近の開発状況について、定常運転のための加熱/電流駆動装置、定常運転へ向けた制御の課題について、ITERにおける定常運転とハイブリッド運転のシミュレーション。

論文

Recent progress toward high performance above the greenwald density limit in impurity seeded discharges in limiter and divertor tokamaks

Ongena, J.*; Budny, R.*; Dumortier, P.*; Jackson, G. L.*; 久保 博孝; Messiaen, A. M.*; 村上 和功*; Strachan, J. D.*; Sydora, R.*; Tokar, M.*; et al.

Physics of Plasmas, 8(5), p.2188 - 2198, 2001/05

 被引用回数:46 パーセンタイル:17.35(Physics, Fluids & Plasmas)

ドイツのトカマク装置TEXTORでは、不純物入射によってグリーンワルド密度限界を超える高密度領域でHモードに相当する高い閉じ込め性能を得ている(RIモード)。このプラズマは閉じ込め性能の改善と第一壁の熱負荷の低減という観点で優れており、ほかのトカマク装置でもELMy Hモード、Lモードに不純物を入射する実験が行われている。JETでは、グリーンワルド密度限界近くまでELMy Hモードの閉じ込め性能を維持できた。JT-60Uでは、Ar入射によって高密度領域でELMy Hモードプラズマの閉じ込め性能を改善した。JET及びD III-Dでは、ダイバータ配位のLモードプラズマにおいて不純物入射に伴う輸送係数の減少を観測した。本論文では、これら不純物入射による閉じ込め性能の改善についてレビューする。

口頭

Discussion on experimental investigation and validation of neutral beam current drive for ITER through ITPA joint experiments

鈴木 隆博; Akers, R.*; Gates, D. A.*; G$"u$nter, S.*; Heidbrink, W. W.*; Hobirk, J.*; Luce, T. C.*; 村上 和功*; Park, J. M.*; Turnyanskiy, M.*; et al.

no journal, , 

国際トカマク物理活動(ITPA)の下で、世界の主要な5つのトカマク装置(AUG(独国), DIII-D(米国), JT-60U(日本), MAST(英国)及びNSTX(米国))においてNBCD駆動電流分布を測定し理論を検証するための国際装置間比較実験を実施した。その実験で得られた成果について議論を行う。さまざまな装置での実験を行い、プラズマ電流0.6-1.2MA,トロイダル磁場0.3$$sim$$3.7T, NBの加速エネルギー67$$sim$$350keVと広いダイナミックレンジの実験条件にわたってNB駆動電流分布(あるいは全電流分布のNBCDによる変化)を測定し、NB駆動電流とその空間分布の測定結果は、比較的小さい高速イオンの拡散係数(0$$sim$$0.5m$$^2$$/s)を仮定した理論計算で説明できることがわかった。また、AUG及びDIII-Dの結果によると、低い加熱パワーのときにはNB駆動電流分布は高速イオンの拡散係数として0m$$^2$$/sを仮定した理論計算で説明できる一方で、高い加熱パワー(AUGでは5MW、DIII-Dでは7.2MW)のときには0.3$$sim$$0.5m$$^2$$/s程度の拡散係数を仮定した理論計算が最もよく実験と合致するとの結果を得た。背景プラズマ乱流による高速イオンの散乱とそれによる再分配と考えられる。

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