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論文

Sensor algorithms of the plasma vertical position to avoid a vertical displacement event during plasma-current quench on JT-60U

芳野 隆治; Koga, J. K.*; 竹田 辰興

Fusion Technology, 30(2), p.237 - 250, 1996/11

ディスラプションにおけるプラズマ電流消滅時には、真空容器に渦電流が誘起され、プラズマ電流中心の垂直位置(Z$$_{J}$$)の検出に誤りを発生する。この誤りは、垂直方向のプラズマの移動(VDE)をひきおこし、真空容器内部の損傷の原因となる。このため、ITER等の核融合炉では、VDEの回避が必要とされている。一方、定常状態では、高い精度で、Z$$_{J}$$を検出しプラズマの高い性能を維持する必要がある。このため、プラズマ電流消滅時と定常状態の両方に適用できるZ$$_{J}$$の検出アルゴリズムについて検討した。この結果、統計処理法を用いると、Z$$_{J}$$の検出精度を両方の状態にて同時に改善するのが困難であるのに対し、ニューラルネットワーク法は、同時に改善することが可能であることを解明した。

論文

Effect of local heating on the m=2 tearing mode in a tokamak

栗田 源一; 津田 孝; 安積 正史; 滝塚 知典; 竹田 辰興

Nuclear Fusion, 34(11), p.1497 - 1515, 1994/00

 被引用回数:38 パーセンタイル:23.21(Physics, Fluids & Plasmas)

ECHの局所加熱によって引き起こされる電子温度の摂動のテアリング・モードに対する効果を調べるために、電子温度輸送方程式を伴った簡約抵抗性MHD方程式に基づくシミュレーションを行った。シミュレーションにおいて、ポロイダル・プラズマ回転の効果も考慮されている。もし回転する磁気島の0点が効率的に加熱されれば、局所加熱によって低m、mはポロイダル方向の波数、$$alpha$$テアリング・モードを完全に安定化できることを示した。小さな幅の磁気島に対して、磁力線方向の大きな熱伝導は径方向に伸びたデポジション分布を作り出し、またその熱伝導の大きさが、テアリング・モードを完全に安定化するために必要な加熱入力を決定する。

報告書

Simulation of tearing mode stabilization by using ECH

栗田 源一; 津田 孝; 安積 正史; 竹田 辰興

JAERI-M 93-224, 34 Pages, 1993/11

JAERI-M-93-224.pdf:1.13MB

電子温度輸送方程式を伴った簡約抵抗性MHD方程式に基づくシミュレーションが、ECHの局所加熱によって引き起こされた電子温度の摂動のテアリング・モードに対する効果を調べる為に行われた。これらのシミュレーションに於いて、ポロイダル・プラズマ回転の効果も考慮されている。局所加熱は、もし回転する磁気島の0点が効率よく加熱されれば、低mのテアリング・モードを完全に安定化できることが示された。大きな磁力線方向の熱伝導は、小さな幅の磁気島に対して、小径方向のデポジション分布を作り出し、またその熱伝導係数の大きさが、テアリング・モードを完全に安定化するために必要な加熱入力の大きさを決定していることが示された。

報告書

トロイダル非圧縮性プラズマ・モデルに基づくMHDシミュレーション・コード「AEOLUS-IT」

栗田 源一; 安積 正史; 竹田 辰興

JAERI-M 93-004, 50 Pages, 1993/02

JAERI-M-93-004.pdf:1.21MB

トロイダル非圧縮摂動に対する新簡約抵抗性MHD方程式に基づいた3次元トロイダルMHDコード「AEOLUS-IT」が開発された。この方程式は、トカマク・オーダーリングを用いないため、理想m=1モードの効果を含めて、低q,低アスペクト比トカマクにおけるMHD現象の解析をプラズマの有限抵抗の効果を含めて幅広く行うことができる。数値計算法としては、変数を平衡量と摂動量に分け、後者に線形な項を全て陰解法で解く方法を採った。本コードの解析例として、まず理想m=1モードの線形計算を行った。次に抵抗性バルーニング・モードの線形・非線形計算を行い、従来の簡約方程式を使ったMHDコードによる結果と同じ結果を得た。また数値平衡解に対するテアリング・モードの線形・非線形計算を行い、同様のパラメータをもった解析的な平衡解に対する結果と比較して、ほぼ同じ結果が得られることを確認した。

論文

ミュオン科学の進展

竹田 辰興; 永嶺 謙忠*; 山崎 泰規*; 門野 良典*; 石田 勝彦*; 上村 正康*; 山崎 良成*; 水本 元治

日本原子力学会誌, 34(12), p.1098 - 1107, 1992/12

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

ミュオンを用いた種々の科学研究が盛んになってきた。これらは、多くの場合、正負のミュオンが、それぞれ、「軽い陽子」及び「重い電子」として振る舞う、特質を十分に生かしたものである。その対象は、$$mu$$SR法による物性・材料研究、ミュオン触媒核融合研究、ミュオン原子X線による非破壊元素分析、基礎物理学研究等に及ぶ。本解説では、これらについて、最近の興味ある話題について概観し、また、ミュオン科学の進展に大きな寄与が期待される低速ミュオン生成の研究、及び大強度加速器の開発についても触れる。

論文

核融合炉開発とMHD数値解析

徳田 伸二; 竹田 辰興

応用数理, 2(4), p.298 - 316, 1992/12

MHD(磁気流体力学)モデルにもとづく数値解析は制御核融合研究において、実験解析や装置のデザインの不可欠な手段として重要な役割をはたしている。この論文では核融合炉として最も有力な候補であるトカマクに閉込められたプラズマのMHD平衡と安定性の解析のためのモデルと数値的な手法について解説する。安定性については線形理想MHD系のスペクトル解析について詳しく述べるとともに、抵抗性MHD安定性問題についても簡単にふれる。物理的な結果よりもMHD系の特殊性を反映する数値解析上の問題点の解説に重点をおいた。

論文

Plasma simulator METIS for tokamak confinement and heating studies

竹田 辰興; 谷 啓二; 常松 俊秀; 岸本 泰明; 栗田 源一; 松下 智*; 中田 登志之*

Parallel Computing, 18, p.743 - 765, 1992/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:52.17(Computer Science, Theory & Methods)

核融合炉開発計画に必要な理論的データベースを充実するためにプラズマ・シミュレータMETISが設計されプロトタイプ・プラズマ・シミュレータProtoMETISが製作された。METISは250台のプロセッサ要素からなる分散メモリ型MIMDタイプ並列計算機として設計されトカマク・プラズマの非線形MHD挙動および磁場リップルによるアルファ粒子損失の計算を行うよう最適化されている。ProtoMETISを用いて、上記問題に対するMETIS構成の性能を評価して満足すべき結果を得た。また、自由電子レーザーのシミュレーション及びトカマク・プラズマのMHD平衡計算もプラズマ・シミュレータ上で効率よく実行できることが確認できた。

報告書

大強度陽子加速器計画

金子 義彦; 水本 元治; 西田 雄彦; 中原 康明; 岩本 昭; 舩橋 達; 数又 幸生; 竹田 辰興; 星 三千男; 篠原 伸夫; et al.

JAERI-M 91-095, 137 Pages, 1991/06

JAERI-M-91-095.pdf:4.2MB

陽子加速器の長半減期核種の消滅処理への適用について、昭和63年原子力委員会は群分離消滅処理研究の強化を求める決定を行い、これに従い、科学技術庁はオメガ計画を発足させた。一方OECD/NEAも国際協力計画をまとめた。このような情勢に対応するため、原子炉工学部は物理部、核融合研究部、化学部の協力を得て、大型加速器の性能、その開発手順、加速器利用研究計画などについて検討を進め、大強度陽子加速器計画としてまとめた。この計画の目標は、1.5GeV、10mAの工学試験用加速器である。技術開発用加速器(10MeV,10mA)の建設を中心にした大出力化のための技術開発ステップと工学試験用加速器の構成についてのデザインを示した。さらにこの加速器によって拓かれる核物理、核データ、固体物理、核融合、核化学等の基礎科学領域における先端研究についての展望をまとめた。

論文

Computation of MHD equilibrium of tokamak plasma

竹田 辰興; 徳田 伸二

J. Comput. Phys., 93(1), p.1 - 107, 1991/03

 被引用回数:74 パーセンタイル:13.33(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

トカマク・プラズマのMHD平衡の数値計算についてなるべく包括的に概観した。この問題の基礎方程式はグラド・シャフラノフ方程式である。まず、MHD平衡の数値解法について、数学的議論も含めて歴史的概観を試みた。この問題の際立った特徴は、境界条件や制約条件に見られるので、この点について詳しく述べた。この論文の主要部においてMHD平衡コードにおける2種の主要解法即ち実空間解法と逆平衡解法の詳細について述べた。また、特別な平衡問題即ち定常流を伴う平衡、非等方圧力平衡、電流源を明示した平衡、及び平衡発展についての話題についても記述した。三次元平衡コードについて簡単なコメントを記した。MHD平衡コードの応用についてはごく一部を記すに止めた。これらは、ベータ値最適化、コイル設計、位置不安定性解析及び実験データ解析等である。

論文

常温核融合のすべて

立川 圓造; 吉田 善行; 荒殿 保幸; 平林 孝圀; 竹田 辰興; 木村 貴海

原子力工業, 37(4), p.11 - 57, 1991/00

1989年3月、Fleischman-Ponsら、及びJonesらによる「常温核融合反応成功」の衝撃的な報道以来、世界中で反応確認のための研究が進められてきた。この反応が事実起こるとすれば、従来の核物理に新分野が拓けるかもしれず、さらに新しいエネルギー生産技術を創造することができるかもしれない。しかし発表以来2年を経過した現在でも、反応を明確に実証するに至っていない。このような状況のもとに本ワイド特集では、以下の5章を設け、これまでの関連研究のレビューと、原研で取り組んできた実験結果をもとに、常温核融合反応の全貌を解説する。(I)「常温核融合反応」の概要(立川)、(II)常温核融合反応の検証-その1検証の方法(吉田、荒殿、平林)、(III)同-その2検証結果(平林、吉田、荒殿)、(IV)常温核融合の理論(竹田)、(V)「常温核融合反応」現状の問題点と今後の課題(木村)。

論文

MHD stability limits of tokamak plasmas obeying neoclassical Ohms law,and radiative thermal instabilities in tokamaks

徳田 伸二; 栗田 源一; 安積 正史; 岸本 泰明; 中村 幸治; 小関 隆久; 竹田 辰興; 滝塚 知典; 谷 啓二; 常松 俊秀; et al.

Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1990, Vol.2, p.219 - 229, 1991/00

新古典オーム則に従うトカマクプラズマがオーム電流で閉込められている場合、核融合炉で要請される急峻な温度分布を仮定すると、プラズマ中心の安全係数q$$_{o}$$が1以下になってポロイダル・モード数n=1のMHD不安定がおこる。そのため、非誘導電流を使って電流分布を制御しq$$_{o}$$を1以上に保つことが必要である。ITERのプラズマパラメータに対して必要な非誘導電流の大きさと分布を求め到達可能なベータ値も求めた。急峻な分布から平坦な分布までにわたって電流分布を制御するには全電流の30%の非誘導電流が必要である。また、制御の間、電流分布は変化するが、それに対してMHD安定性を確保するためには、磁気井戸が存在することが必要である。電流分布の最適化によりMHDベータ限界として、トロヨン係数q=2.2が可能である。

報告書

自由境界・抵抗性MHDモード解析コード,AEOLUS-E1

栗田 源一; 安積 正史; 滝塚 知典; 常松 俊秀; 竹田 辰興

JAERI-M 89-157, 54 Pages, 1989/10

JAERI-M-89-157.pdf:2.18MB

トカマクに於ける自由境界抵抗性MHDモードを解析するためのコード、AEOLUS-E1、が開発された。簡約抵抗性MHD方程式が「擬真空」モデルを使って、自由境界値問題として、円筒配位、単一ヘリシティの仮定のもとで解かれる。本コードは、プラズマとリミターの間の相互作用、及び外部回路との結合の効果も含めることができる。

報告書

低温核融合に関する討論会記録

鹿園 直基; 立川 圓造; 竹田 辰興

JAERI-M 89-132, 40 Pages, 1989/09

JAERI-M-89-132.pdf:1.14MB

平成元年5月15日、「低温核融合に関する討論会」が日本原子力研究所によって開催された。討論会では、10名の講師によって講演とコメントが為され、これに続いて活発な討論が行われた。本討論会の特徴は、主として、低温核融合の機構の解明に重点をおいた理論的側面からの討論を行うことにあった。本報告書は、討論会当日配布された要旨を、各講演者が必要に応じて改訂したものを討論会の記録として纒めたものである。

論文

Fractofusion mechanism

竹田 辰興; 滝塚 知典

Journal of the Physical Society of Japan, 58(9), p.3073 - 3076, 1989/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:20.33(Physics, Multidisciplinary)

低温核融合に関して、フラクトフュージョン機構が調べられた。結晶中のクラック表面の間に生じた電場によって重水素核が加連されて核融合がおこる。発生可能な電位差の大きさを仮定して核融合反応率とエネルギー増倍率を計算した。結果は、低温核融合実験で得られている数値と矛盾が無く、フラクトフェージョン機構が低温核融合を説明し得ることが示された。

報告書

Fracto-fusion; Mechanism of cold fusion

竹田 辰興; 滝塚 知典

JAERI-M 89-093, 16 Pages, 1989/07

JAERI-M-89-093.pdf:0.47MB

低温核融合の機構としてフラクト・フュージョンについて調べた。結晶に生じた亀裂に発生する電位差によって粒子が加速されて核融合反応がおこる。発生可能な電位差の大きさを仮定し、核融合反応率とエネルギー増倍率を計算した。これらの結果は、低温核融合実験で得られているものと矛盾がない。簡単なモデルに基づいて、粒子を加速するのに必要な電位差はかなり抵抗率の低い金属結晶中に於てさえ発生可能であることを理論的に推定し、フラクト・フュージョン機構が低温核融合をうまく説明できることが結論づけられた。

報告書

半陰解法による3次元非線形抵抗性MHDコード

山口 裕司*; 栗田 源一; 竹田 辰興

JAERI-M 89-021, 16 Pages, 1989/03

JAERI-M-89-021.pdf:0.58MB

抵抗性磁気流体(MHD)方程式の完全系に基づく3次元非線形抵抗性MHDコードを開発した。本コードは抵抗性MHD方程式の完全系を簡約化せずに直接、半陰解法を用いて円柱配位で解くものである。これにより、簡約方程式系では表わせなかったトカマクプラズマにおける巨視的現象を表わすMHD計算を効率よく実施することができる。m/n=2/1及びm/n=1/1ヘリシティの非線形抵抗性計算を行い妥当な結果を得た。

論文

Neoclassical MHD equilibria with ohmic current

徳田 伸二; 竹田 辰興; 岡本 正雄*

Journal of the Physical Society of Japan, 58(3), p.871 - 886, 1989/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:40.24(Physics, Multidisciplinary)

新古典電流効果のあるトカマク・プラズマMHD平衡も無矛盾に求め、オーム電流によって維持されているJFT-2Mトカマク・プラズマの新古典効果を調べた。Lーモード・タイプの平衡では、到達されるポロイダル・ベータ値が低いのでブート・ストラップ電流は、ほとんど流れない。H-モードタイプの平衡では、JFT-2Mで得られているポロイダル・ベータ値に対してオーム電流の30%のブート・ストラップ電流が、また、ポロイダル・ベータ値$$>$$1.5では100%のブート・ストラップ電流が流れる。それらは、ともに電流分布を変えるのに十分な大きさである。新古典電導率は古典的なスピッツァ電導率の約半分であり、オーム電流は鋭く尖るとともに磁気軸での安全係数は低くなる。新古典電導率は観測されるループ電圧をもたらすのに必要な実効電荷数の値を下げるが、尖った電流分布が観測されないためには、中心に集積した不純物が必要である。

論文

MHD stability analysis of tokamak plasmas with non ohmic currents

徳田 伸二; 山極 満; 常松 俊秀; 竹田 辰興

Int. Conf. on Plasma Physics, p.925 - 928, 1989/00

新古典効果(新古典抵抗およびブートストラップ電流)を無矛盾にとり入れたトカマク・プラズマの理想MHD安定性を解析する。この時、核融合の出力パワーを確保するためにITER計画で採用されたピークした密度・温度分布をもつ平衡を考え、そのような平衡に対する高-nバルーニング・モードおよび低-nモードに対するベータ値限界を解析する(n:トロイダル・モード数)。また粒子ビームによる電流駆動の解析モデルを平衡コードに取り入れて電流分布制御によるベータ値限界の改善についても調べる。

報告書

Self-consistent calculations of neoclassical current effects in JET-2M tokamak plasmas

徳田 伸二; 竹田 辰興; 岡本 正雄*

JAERI-M 88-216, 29 Pages, 1988/10

JAERI-M-88-216.pdf:0.54MB

補足電子を含んだ新古典ブートストラップ電流、及び、新古典電導率のあるJFT-2Mトカマク・プラズマのMHD平衡を無矛盾的に調べた。プラズマ柱の大部分がバナナ流域にある条件のもとでは、ブートストラップ電流はポロイダル・ベータ、$$beta$$$$_{J}$$、に比例し、その係数の密度・温度分布依存性は弱い。それゆえ、L-モード・タイプの平衡では到達可能な$$beta$$$$_{J}$$が低いので、ブートストラップ電流はほとんど流れない。H-モード・タイプの平衡ではJFT-2Mで達成されているベータ$$_{J}$$に対して、オーム電流の30%の、また、$$beta$$$$_{J}$$≧1.5では100%のブートスラップ電流が流れ、それらは、電流分布を大きく変える。補足電子によって新古典電導率は古典的なスピッツ電導率の半分の値になり、ピークしたオーム電流分布、したがって磁気軸で低い安全係数をもたらす。

報告書

MHD equilibrium calculations specifying current sources

徳田 伸二; 竹田 辰興; 岡本 正雄*

JAERI-M 88-207, 25 Pages, 1988/10

JAERI-M-88-207.pdf:0.52MB

トロイダル磁場関数や安全係数の代わりに、電流源を与えてMHD平衡を求めるコードを開発した。このコードは、オーム電流で維持されたプラズマ中での新古典電流効果(ブートストラップ電流及び新古典電導率)の無矛盾な解析に有効である。また、このコードは外部源で駆動される非オーム電流及び新古典電流効果のあるトカマク・プラズマの平衡・安定性解析に応用することができる。

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