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論文

Heating, current drive, and advanced plasma control in JFT-2M

星野 克道; 山本 巧; 玉井 広史; 大麻 和美; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 小川 俊英; 荘司 昭朗*; 柴田 孝俊; 菊池 一夫; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.139 - 167, 2006/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.04(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mで開発されたさまざまな加熱電流駆動装置や外部コイルやダイバーターバイアス装置により得られた成果を先進能動的トカマクプラズマ制御の観点からレビューする。各装置の設計などについても特徴を述べる。この分野でのJFT-2Mの貢献についてまとめる。

論文

Impurity desorption behavior from low activation ferritic steel installed in the JFT-2M tokamak

都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 小川 宏明; 木村 晴行; 岡野 文範; 鈴木 貞明; 小又 将夫; 沢畠 正之; 篠原 孝司; et al.

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.177 - 181, 2003/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.54

低放射化フェライト鋼は核融合原型炉の候補材料であるが、ステンレス鋼と比較して錆びやすく酸素の吸蔵量も大きい。そのため、実際に装置に導入する場合、設置作業中の錆びの発生やそれに伴う真空特性の劣化が懸念される。また、プラズマ実験中は、物理及び化学スパッタリングによる不純物放出も懸念される。JFT-2Mにおいては、先進材料プラズマ試験の第二段階においてフェライト鋼を真空容器内に部分的に設置し、真空特性,及びプラズマ実験中の不純物放出が問題にならないレベルであることを実証してきた。第三段階ではフェライト鋼を全面的に設置したが、表面積が大きく設置作業期間も長いので、より大きな影響がでる可能性がある。実験に先立ち予備排気試験を行い、2か月程度大気にさらしたフェライト鋼が問題なく排気できることを確認した。講演では第三段階の初期結果も示し、不純物放出の観点からの低放射化フェライト鋼のプラズマへの適用性を議論する。

論文

Divertor biasing effects to reduce L/H power threshold in the JFT-2M tokamak

三浦 幸俊; 旭 芳宏*; 花田 和明*; 星野 克道; 居田 克巳*; 石毛 洋一*; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; Maeda, M.*; et al.

Fusion Energy 1996, p.167 - 175, 1997/05

ダイバータバイアスのL/H遷移パワーに与える効果についてまとめたものである。JFT-2Mの上シングルヌルプラズマ配位において、下シングル閉ダイバータ用の外側バッフル板に正のバイアス電圧を印加するとスクレイプオフ層(SOL)に負の径電場が形成され、またバッフル板からダイバータ板へSOL電流が流れる。これらの効果により、ダイバータ部に中性粒子が圧縮されるダイバータ効果が助長される。この中性粒子のダイバータ部への圧縮がL/H遷移パワー減少に対して効果的であることを明らかにした。また、強力なガスパフも過渡的に中性粒子をダイバータ部に圧縮し同様な効果があることを示した。これらの結果は、イオン損失によるL/H遷移理論を支持している。

論文

Investigation of causality in the H-L transition on the JFT-2M tokamak

花田 和明*; 篠原 孝司*; 長谷川 真*; 白岩 俊一*; 遠山 濶志*; 山岸 健一*; 大舘 暁*; 及川 聡洋; 戸塚 裕彦*; 石山 英二*; et al.

Fusion Energy 1996, p.885 - 890, 1997/05

H-L遷移時にプラズマ周辺で起こっている現象を静電プローブにより測定し、その因果関係について調べた結果をまとめたものである。ピンを12本つけた静電プローブにより、スクレイプオフ層から主プラズマまでの領域を測定した。最前面にある3本ピンをトリプルプローブとして使用し、電子温度(T$$_{e}$$)と密度(n$$_{e}$$)を決定し、他のピンでは浮遊電位を測定した。浮遊電位と電子温度から求めた空間電子により径電場(E$$_{r}$$)を決定し揺動との関係を調べた。結果は、初めにセパラトリックス内に形成された負の径電場が減少し、次に揺動レベルの増大が起こり、電子温度が減少し、その後He光の増大が起こっていることを明らかにした。ここで、H-モード中に形成されている負の径電場は、-22kV/mであり、電子温度減少の直前で-8kV/mであった。またこの変化に要した時間は約200$$mu$$secである。

論文

Simple multijunction launcher with oversized waveguides for lower hybrid current drive on JT-60U

池田 佳隆; 内藤 磨; 関 正美; 近藤 貴; 井手 俊介; 安納 勝人; 福田 裕実*; 池田 幸治; 北井 達也*; 清野 公広; et al.

Fusion Engineering and Design, 24, p.287 - 298, 1994/00

 被引用回数:21 パーセンタイル:14.48

JT-60Uの低域混成波結合系用として、オーバーサイズ導波管を用いた電力分岐方式を開発した。この結合系は、電力分岐モジュールを4段4列配列した構造であり、モジュール内で高周波はオーバサイズ導波管を介し、トロイダル方向に12分岐される。この方法により、多くの導波管から構成される位相制御型結合系を容易に実現できた。JT-60Uの低域混成波実験において、この結合系の評価を行い、反射率2%、電力密度29MW/m$$^{2}$$の良好な結果を得た。また反射率が低いため、オーバサイズ導波管内の高次モードの影響が無視可能であることを明らかにするとともに、結合特性や電流駆動効率が、高次モードを無視した計算から求まる理論値で良く説明できることを示した。これらの結果から、この簡素化した結合系の有効性が実証された。

論文

Plasma coupling test of RF heating system in JT-60

上原 和也; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 藤井 常幸; 前原 直; 恒岡 まさき; 関 正美; 森山 伸一; 小林 則幸*; et al.

Fusion Engineering and Design, 19(1), p.29 - 40, 1992/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:82

JT-60RF加熱装置のプラズマとの結合試験の様子が述べられている。RF加熱装置は2GHz帯と120MHz帯の高周波加熱装置で合計30MWがJT-60に入射される。全システムは、全系制御システムとリンクしたミニコンピューターで自動的に制御され、RFパワーと位相差があらかじめセットされたプレプログラムに従って、制御される。プラントデーターは装置の状況と把握するのに用いられ、RF入射中に集計、記録できるようになっている。両方の周波数帯の高周波が単独にあるいは中性粒子ビーム(NBI)入射中と連携で入射することが可能で、JT-60の追加熱実験に十分な性能を有することが示された。

論文

The Distant coupling of LHCD launcher in the JT-60U

関 正美; 池田 佳隆; 今井 剛; 牛草 健吉; 内藤 磨; 井手 俊介; 近藤 貴; 根本 正博; 竹内 浩; 菅沼 和明; et al.

Proc. of the 19th European Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, p.985 - 988, 1992/00

低域混成波による電流駆動方式は、非誘電方式の中では、最も効率的な方式である。しかしながら、アンテナとしては、遅波を励起するため、アンテナ前面にカットオフ以上のプラズマ密度を必要とする。このため、従来、主プラズマとアンテナとの距離を近づけて、結合特性を最適化していた。このことは、定常運転を行う際、アンテナ前面の熱設計を厳しいものとしている。一方、今回、JT-60Uの実験において、主プラズマとアンテナが10cm以上離しても、良好な結合特性(反射率10%以下)が観測された。アンテナ前面に取付けられた静電プローブより、RF入射時に、カットオフ以上の密度のプラズマが、RFにより生成され、結合特性が改善されていることが明らかとなった。

論文

Improvement of 1 MW long-pulse klystron for fusion application

前原 直; 恒岡 まさき; 横倉 賢治; 本田 正男; 沢畠 正之; 坂本 慶司; 関 正美; 池田 佳隆; 三宅 節雄*

Plasma Devices and Operations, 1(2), p.141 - 154, 1991/10

1MWクライストロン電子銃部における経年変化による耐電圧劣化を抑制するために、電子銃部の改良を行った。改良点は、各電極間の寸法をさらに最適化することにより、各電極表面の電界強度を軽減することと、無コーティングのカソードからイリジウムをコーティングしたカソードに交換することにより、カソードからのバリウム蒸発量を抑制することである。改良の結果、クライストロンの最大ビーム電圧が、84kVから94kVまで印加することが可能となり、周波数2.17GHzにおいて、今までの最大高周波出力1MW、10secから1.4MW、10secの安定な高出力化を達成した。さらにJT-60LHRFシステムでの約200日間の動作試験において、耐電圧劣化による保護インターロックの動作回数が、改良前のクライストロンに比べて10%以下となり、改善されていることが確認された。

論文

Construction and testing of the new multijunction LHRF launcher for JT-60 upgrade

関 正美; 池田 佳隆; 小西 一正*; 今井 剛; 高橋 春次; 横倉 賢治; 沢畠 正之; 菅沼 和明; 佐藤 稔; 藤城 賢司*; et al.

Fusion Technology 1990, p.1060 - 1064, 1991/00

高効率の電流駆動を目指して高周波特性のよいランチャを製作するためには、導波管の薄い「仕切り板」の変形を極力抑えられる製作技術の確立が重要であった。JT-60Uの新型マルチジャンクションLHRFランチャの製作にあたっては、拡散接合を応用した製作技術を開発しその有用性をプロトタイプにて確認するとともに実機に採用した。製作されたランチャを使って高周波の性能試験を行い、位相量とパワー分配比が測定されその誤差は高帯域の周波数にわたって許容範囲内にあり、ほぼ設計値の放射スペクトルが期待され実験条件に合わせて最適のスペクトルが選択できる。大電力の高周波パワーを真空容器内に入射することによって耐電力試験を行いながら同時にランチャーのプリエーシングを順調に進め、単パルスながら入射パワーが一導波管当り~400kWまでに達した。このパワーは、実機の最大運用値の約1.6倍にもなり、電流駆動実験等において安定に大電力のパワーを入射できると期待できる。JT-60Uの高温度プラズマにて本ランチャによる電流駆動実験により、定常化トカマクへのデータベースが得られると思われる。

論文

JT-60LHRF加熱装置クライストロンの運転経験と改良

横倉 賢治; 沢畠 正之; 佐藤 稔; 日下 誠*; 藤城 賢司*; 本田 正男; 前原 直; 高橋 春次; 関 正美; 池田 佳隆; et al.

核融合研究, 64(3), p.315 - 326, 1990/09

JT-60クライストロンは高パワー、広帯域を有するもので、プラズマ加熱用として開発された。1986年から1989年にかけて、プラズマ入射運転が実施され、多くの初期故障や未完成部分の改良、より効率的な運転手法の改良を実施してきた。これ等の運転経験、改良の中でもクライストロンの耐電圧劣化のトラブルは、多くの労力を要したがまた、貴重な経験が得られた。特にクライストロン中でも電子銃部の耐電圧劣化のトラブルの克服と対策については、エージング、耐電圧処理等の運転データを加えながら、詳細に報告した。

論文

Development of super high power klystron-system for JT-60 LHRF heating and current drive

今井 剛; 池田 佳隆; 前原 直; 藤井 常幸; 坂本 慶司; 三枝 幹雄; 本田 正男; 横倉 賢治; 沢畠 正之; 上原 和也; et al.

Fusion Engineering and Design, 13, p.177 - 185, 1990/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:67.49

2GHz帯の1MWクライストロンを24本用いた高周波加熱装置が、JT-60において、開発され、成功りに運転された。装置の性能を、実際のプラズマ負荷で調べた。超大電力のクライストロン・システムは、サーキュレータ無で、不安定なプラズマ負荷に対し安定に動作した。4段8列の3つの結合系から、11MW迄・プラズマへ入射し、そのRF源での出力は、17MW迄に達した。

論文

Technical performance of fast frequencyshift of JT-60 LHRF system during a plasma shot

池田 佳隆; 今井 剛; 藤井 常幸; 本田 正男; 清野 公広; 前原 直; 永島 孝; 三枝 幹雄; 坂本 慶司; 沢畠 正之; et al.

Fusion Engineering and Design, 13, p.209 - 217, 1990/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.68

JT-60LHRF加熱装置は、1.74から2.23GHzの広い帯域で低域混合波(LHRF)を入射する装置である。このため高周波源である1MWクライストロンは、この帯域内を150MHz/0.3sという加速でチューニング可能な構造を有している。この広帯域を有する能力により、従来のLHRF加熱装置では不可能であった。同一ランチャーによる。プラズマ加熱、電流駆動の周波数依存性の研究を可能にした。本論文は、広帯域の特長を有するシステムと、クライストロンの高速チューニング構機を述べると供に、同一ランチャーを用いて、プラズマ中に、1.74と2GHzの2波を入射した結果について述べる。

論文

Efficient lower hybird current drive us ing multijunction launcher on JT-60

池田 佳隆; 今井 剛; 牛草 健吉; 関 正美; 小西 一正*; 内藤 磨; 本田 正男; 清野 公広; 前原 直; 永島 孝; et al.

Nuclear Fusion, 29(10), p.1815 - 1819, 1989/10

 被引用回数:24 パーセンタイル:29.9(Physics, Fluids & Plasmas)

シャープで方向性の高い低域混合波(LHRF)を励起するために、導波管を3分割したマルチジャンクション型ランチャーを用いて、電流駆動実験をJT-60において行った。プラズマとの結合特性は、理論と良く一致するとともに、入射電力は、数日間のエージングにより2MW以上に達した。電流駆動効率は、波の近傍条件を満足するかぎり高速電子に波を結合させる場合が高い値を示す。

論文

Design and fabrication of multijunction launcher on the JT-60

小西 一正*; 池田 佳隆; 関 正美; 今井 剛; 本田 正男; 横倉 賢治; 沢畠 正之; 佐藤 稔; 菅沼 和明; 牛草 健吉; et al.

Proc. of the IEEE 13th on Fusion Engineering,Vol. 1, p.207 - 210, 1989/00

JT-60の低域混成波帯高周波加熱装置では、1988年10月にマルチジャンクション型ランチャーを製作し、1989年1月よりJT-60での実験を開始した。わずか2週間のエージリングで入射電力2.75MWに達し、電流駆動効率を従来型ランチャーの1.4倍の3.4$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-2}$$A/Wを記録した。本ランチャーはNパラメータのピークが2GHzで1~2.5になるように設計されており、構造的には従来の4段8列32本のグリル型アンテナの1本の導波管をトロイダル方向に3分割して4段24列96本マルチジャンクション型にしたものである。3分割した導波管には70゜の位相差を導波管間につけるための移相器が付いている。3分割部を全数測定した所、移相差は70$$pm$$10゜、分配比は1/3$$pm$$1/15であった。本論文では、このランチャーの設計と製作について述べる。

報告書

JT-60LHRFのエージング

池田 佳隆; 本田 正男; 横倉 賢治; 恒岡 まさき; 関 正美; 前原 直; 沢畠 正之; 佐藤 稔; 加藤 次男*; 今井 剛; et al.

JAERI-M 88-182, 48 Pages, 1988/10

JAERI-M-88-182.pdf:1.35MB

JT-60のLHRF実験においては、高周波放電をラッチャー内で起こさずに、安定に大電力をプラズマに入射することが要求される。このためには、ランチャー製作段階において放電防止対策を施すとともに、ランチャーに破損を与えないで徐々に入射電力を高める、エージング作業が重要である。本報告は、JT-60LHRFのランチャーにおける高周波放電の原因とその抑制方法について述べるとともに、入射電力11MW(ピーク値)までのエージング作業についても報告する。

論文

Current drive and confinement studies during LHRF experiments in JT-60

今井 剛; 牛草 健吉; 坂本 慶司; 池田 佳隆; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 芳野 隆治; 上原 和也; 永島 孝; 木村 晴行; et al.

Nuclear Fusion, 28(8), p.1341 - 1350, 1988/00

 被引用回数:24 パーセンタイル:33.19(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60における低域混成波帯電流駆動(LHCD)実験の結果について述べられている。核融合炉心に近い、大型トカマクにおいて、初めて、2MAの電流駆動が、実証された。また、磁気ダイバータが、電流を担う高速エレクトロンによる不純物除去に非常に有効に働いていることがわかった。電流駆動効率$$eta$$$$_{CD}$$=N$$_{e}$$・R・I$$_{RF}$$/P$$_{LH}$$(10$$^{19-3}$$A/W)の値として、0.8~1.7を得るとともに、NBI加熱によりさらに約1.5倍の効率改善を得ることができた。また、LHCDにより、NBI加熱プラズマの閉じ込め改善が得られた。この閉じ込め改善には、LHCDによる電流分布制御が重要であることがわかった。

報告書

Initial Results of Lower Hybrid Current Experiment on JT-60

坂本 慶司; 今井 剛; 池田 佳隆; 上原 和也; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 本田 正男; 鈴木 紀男; 横倉 賢治; 関 正美; et al.

JAERI-M 87-061, 25 Pages, 1987/05

JAERI-M-87-061.pdf:0.78MB

JT-60における低減混成波(LHRF)による電流駆動実験の初期結果の報告である。この実験は核融合炉クラスのトカマクにおけるRF電流駆動を実証する初の試みであるが、結果として、密度n$$_{e}$$=0.3$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$m$$^{-}$$$$^{3}$$ のプラズマにおいて入射電力1.2MWのLHRF(周波数2GHz)により、プラズマ電流 I$$_{R}$$F=1.7MA の電流駆動に成功した。これは現在までの非誘導型電流駆動実験で得られたものとしては世界最高の値である。尚,電流駆動効率 $$eta$$$$_{C}$$Dは1.0~1.7であり、他の中型トカマクにおける値$$eta$$$$_{C}$$D=0.5~1.5 と比較して高い値を示しているが、中性粒子入射加熱と組合わせ入射を行なった場合 更に向上し、$$eta$$$$_{C}$$D=2.0~2.8が得られた。また、他の中型装置と同様にLHRFによる軟X線信号上のSawtooth信号の抑制が観測されたが、これはLHRFによるプラズマの安定化および閉じ込めの改良の可能性を示すものである。更に、LHRFによるプラズマ電流立上げ及びOHコイル電流の再充電を実証した。

論文

RF performance test and current operations of LHRF and ICRF heating systems and JT-60

今井 剛; 永島 孝; 木村 晴行; 上原 和也; 安納 勝人; 藤井 常幸; 本田 正男; 池田 佳隆; 加藤 次男*; 清野 公広; et al.

AIP Conference Proceedings 159, p.115 - 118, 1987/00

JT-60高周波加熱装置は、設計から約10年、建設開始から、約3年で、建設が、ほぼ完了し、昭和61年7月迄に、機能試験等を完了し、10月から、JT-60プラズマとの結合試験を開始した。

論文

Design concepts and initial experimetal results of LHRF launchers in JT-60

池田 佳隆; 今井 剛; 坂本 慶司; 本田 正男; 加藤 次男*; 前原 直; 沢畠 正之; 菅沼 和明; 鈴木 紀男; 恒岡 まさき; et al.

AIP Conference Proceedings 159, p.119 - 122, 1987/00

JT-60におけるLHRFの電流駆動用ランチャー1基加熱用ランチャー2基が設計、建設されるとともに、各基とも約2MW入射の初期実験が行われた。

論文

The JT-60 radio-frequency heating system; Description and R&D results

永島 孝; 上原 和也; 木村 晴行; 今井 剛; 藤井 常幸; 坂本 慶司; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 鈴木 紀男; 本田 正男; et al.

Fusion Engineering and Design, 5, p.101 - 115, 1987/00

 被引用回数:22 パーセンタイル:12.27

JT-60高周波加熱装置の概要と特色が記述されている。3ユニットの低域混成波帯(LHRF)加熱装置と1ユニットのイオン・サイクロトロン波帯(ICRF)加熱装置とから構成される。LHRFは、2GHzで24MWの発振器出力、ICRFは、120MHzで6MWの発振器出力を有する。パルス幅は、ともに10秒である。建設前に行った結合系に関する試験、1MW級、2GHzの大電力カクライストロンの開発についても述べる。

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