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論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,33

朝倉 伸幸; 芦川 直子*; 上田 良夫*; 大野 哲靖*; 田辺 哲朗*; 仲野 友英; 増崎 貴*; 伊丹 潔; 河野 康則; 川端 一男*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 87(7), p.485 - 486, 2011/07

2011年の5月に2つのITPAトピカルグループの会合が開催された。「スクレイプオフ層とダイバータ物理」トピカルグループはフィンランドで、及び「計測」トピカルグループはオランダで、それぞれ単独で会合を開催した。日本側ITPA委員から合計8名が出席し、活発な議論を行った。それぞれのトピカルグループの次回会合予定(それぞれ2012年1月、及び2011年10月)もあわせて示した。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,30

河野 康則; 笹尾 真実子*; 間瀬 淳*; 川端 一男*; 草間 義紀; Peterson, B.*; 伊丹 潔

プラズマ・核融合学会誌, 86(9), P. 552, 2010/09

国際トカマク物理活動(ITPA)計測トピカルグループの第18回会合が米国・オークリッジにて2010年5月11日-14日の日程で開催され、45名が出席した(内訳/日本:8名,米国:21名,中国:1名,EU:12名,ITER機構:3名)。会合では、ITERの計測における最重要課題への取り組み状況を中心に報告・議論が行われた。現在の最重要課題は次の6件である。(1)損失$$alpha$$粒子計測手法の開発,(2)較正手法及び較正源の評価,(3)プラズマ対向第一ミラーの寿命の評価,(4)高温ダストの計測手法の評価,(5)壁からの反射光の光学計測への影響の評価,(6)プラズマ立ち上げ時に必要な計測性能の評価。併せて、ITER計測装置の設計検討の現状及び専門家ワーキンググループ(SWG)の活動等についての議論が行われた。本報告では、会合の概要を紹介する。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,27

長壁 正樹*; 篠原 孝司; 東井 和夫*; 藤堂 泰*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 山本 聡*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(12), p.839 - 842, 2009/12

この会合報告は、2009年秋に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"高エネルギー粒子物理","輸送と閉じこめ物理","ペデスタル物理","MHD安定性","計測"、及び"統合運転シナリオ"の計6グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験結果報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

論文

Measurement of DT and DD neutrons with a TOF spectrometer for determination of fuel ion density ratio in ITER

岡田 耕一*; 近藤 恵太郎; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 今野 力; 岡本 敦*; 小渕 隆*; 北島 純男*; 笹尾 真実子*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.8, p.666 - 669, 2009/09

ITERにおける燃焼制御のために燃料イオン密度比測定が求められている。この燃料イオン比はリアルタイムでフィードバックされなければならないので、燃料イオン比測定のための中性子計測システムには高い計数率が求められる。ITERの通常運転時では、DT中性子はDD中性子の200倍発生すると見積もられている。われわれはTOFスペクトロメータを用いた中性子計測システムを開発し、原子力機構FNSのDD中性子をわずかに含むDT中性子ビームに適用した。燃料イオン比を測定するために、それぞれの中性子からの信号を弁別するウィンドウを用いたシステムを構築し、DT中性子とDD中性子の分離計測に成功した。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,25

河野 康則; 笹尾 真実子*; 間瀬 淳*; 川端 一男*; 草間 義紀; Peterson, B.*; 伊丹 潔

プラズマ・核融合学会誌, 85(5), P. 314, 2009/05

国際トカマク物理活動(ITPA)計測トピカルグループの第15回会合がインド・アーメダバードにて2008年11月17日$$sim$$20日の日程で開催され、53名(日本:2名,インド:24名,欧州:17名,米国:3名,ロシア:3名,ITER機構:4名)が出席した。2008年、ITPAは、ITERとの連携を強めるべく再編され、同グループにおいても議長及び副議長が新しく選任された。本会合は、ITPA再編後の最初の会合であり、グループの今後の運営方針,最重要課題に関する研究開発の現状,ITER計測装置の設計検討・試作試験の現状等を中心に議論が行われた。本報告では、会合の概要を紹介する。

論文

Electrons in the negative-ion-based NBI on JT-60U

木崎 雅志; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 田中 豊; 小林 薫; 笹尾 真実子*

AIP Conference Proceedings 1097, p.344 - 352, 2009/03

大面積・多孔型電極を用いた加速管中で発生する剥離電子の軌道を水平方向の磁場の非一様性を考慮して3次元計算コードを用いて計算した。水平方向の磁場の非一様性により電極の外側で発生した剥離電子が接地電極で失うエネルギーは電極中央で発生した剥離電子が接地電極で失うエネルギーの2倍以上になることがわかった。ただし、接地電極全体の熱負荷は、磁場の非一様性が顕著に現れる領域が負イオンビームの引き出し面積に比べ小さいことから一様な磁場を仮定した場合の熱負荷の1.25倍であった。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,23

河野 康則; 間瀬 淳*; 笹尾 真実子*; 川端 一男*; 草間 義紀

プラズマ・核融合学会誌, 84(8), p.558 - 559, 2008/08

スイス連邦工科大学ローザンヌ校において、2008年4月14日-18日の日程で、ITPA計測トピカルグループの第14回会合が開催され、63名(日本:9名,中国:2名,欧州:42名,米国:2名,ロシア:1名,韓国:1名,ITER機構:6名)が出席した。会合では、最優先課題に関する専門家ワーキンググループの活動及び核融合プラズマ計測に関する各極での研究開発状況を中心として、報告と議論が行われた。また、特別セッションのテーマとして、光学計測における真空容器内壁での反射の影響が取り挙げられた。本報告では、会合で報告・議論された内容について概要を紹介する。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,21

川端 一男*; 河野 康則; 草間 義紀; 間瀬 淳*; 笹尾 真実子*; 井手 俊介; 及川 聡洋; 鈴木 隆博; 高瀬 雄一*; 中村 幸男*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 84(5), p.297 - 298, 2008/05

2007年秋季及び2008年冬季に行われたITPA(国際トカマク物理活動)に関する3つの会合の内容を報告する。「計測」グループ会合は2007年10月に中国・成都で開かれ、日本から4名の参加があった。中性子計測及びITER計測装置の設計レビューについて特別セッションが設けられ、それぞれ、中性子計測で高い信号・ノイズ比を得るための検討結果、及び設計変更要求案(測定範囲,分解能,計測装置の追加など)が報告された。「定常運転」グループ会合は2007年12月にドイツ・ガルヒンで開かれ、日本から1名の参加があった。ITERにおけるプラズマ着火,電流立ち上げ及び運転シナリオなどをコードを用いた検討結果の進展について報告があった。「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」グループ会合は2008年1月にスペイン・アビラで開かれ、日本から3名の参加があった。真空容器内部の水素同位体蓄積の測定法と除去,非接触ダイバータプラズマの理解,過渡的な熱負荷の評価と抑制方法などについて進展結果が報告された。

論文

Absolute neutron emission measurement in burning plasma experiments

西谷 健夫; 石川 正男; 近藤 貴; 草間 義紀; 浅井 啓輔*; 笹尾 真実子*

AIP Conference Proceedings 988, p.267 - 274, 2008/04

燃焼プラズマにおける中性子発生量の絶対測定は、燃焼制御のセンサーであるとともに、燃焼プラズマの物理理解の手段としても非常に有効である。本講演ではJT-60における中性子発生量絶対測定の例を紹介するとともに、ITERにおける中性子発生量絶対測定の設計とR&Dの成果を紹介する。中性子発生量の絶対測定において最も重要な課題である、絶対発生量の較正法についても述べる。

論文

Fusion product diagnostics

笹尾 真実子*; 西谷 健夫; Krasilnikov, A.*; Popovichev, S.*; Kiptily, V.*; Kallne, J.*

Fusion Science and Technology, 53(2), p.604 - 639, 2008/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:54.29(Nuclear Science & Technology)

磁場閉じ込め核融合における核融合反応生成物計測に関するレビューである。中性子発生率計測,中性子発生分布計測,中性子放射化測定,中性子エネルギースペクトル測定,$$gamma$$線スペクトル測定及び損失アルファ粒子計測に関して、測定原理を述べるとともに、JT-60, JET等の既存の実験装置における測定例を紹介した。さらにこれらの測定法に関して、ITERへの適用を議論を行った。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,19

笹尾 真実子*; 草間 義紀; 河野 康則; 川端 一男*; 間瀬 淳*; 杉江 達夫; 藤田 隆明; 福田 武司*; 福山 淳*; 坂本 宜照; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 83(9), p.779 - 782, 2007/09

2007年春季に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の7つのトピカルグループ(TG)会合の報告である。各会合では、国際熱核融合実験炉(ITER)等の燃焼プラズマ実験における重要度の高い物理課題に関して、議論・検討が行われた。日本からの参加者数は27人であった。以下に、TGごとの開催日程及び開催地を示す。(1)計測TG:3月26日-30日、プリンストン(米国),(2)輸送物理TG:5月7日-10日、ローザンヌ(スイス),(3)閉じ込めデータベースとモデリングTG:5月7日-10日、ローザンヌ(スイス),(4)周辺及びペデスタルの物理TG:5月7日-10日、ガルヒン(ドイツ),(5)定常運転TG:5月9日-11日、大田(韓国),(6)MHD TG:5月21日-24日、サンディエゴ(米国),(7)スクレイプオフ層及びダイバータ物理TG:5月7日-10日、ガルヒン(ドイツ)。

論文

Confinement degradation and transport of energetic ions due to Alfv$'e$n eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; Cheng, C. Z.*; 松永 剛; 草間 義紀; 福山 淳*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; et al.

Nuclear Fusion, 47(8), p.849 - 855, 2007/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:43.69(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム入射中に、安全計数分布の変化とともに、周波数が大きく変化し、その後一定となる不安定性が観測された。このような振る舞いをする不安定性に対しては、前者はReversed-Shear-induced Alfv$'e$n Eigenmode(RSAE)、後者はTroidicity-induced Alfv$'e$n Eigenmode(TAE)として説明することができる。本研究では、RSAE, TAE発生中の中性子発生量を、高エネルギーイオンの軌道追跡モンテカルロコードを用いて、不安定性がないとしたときに計算される中性子発生量と比較することで、不安定性発生中の高エネルギーイオンの閉じ込め劣化を定量的に評価するとともに、RSAEからTAEの遷移中に閉じ込め劣化が最大になることを突き止めた。さらに、中性子発生分布の測定結果から、不安定生によりプラズマ中心部(r/a$$<$$0.6)の高エネルギーイオンが周辺部へ輸送されることを初めて示した。また、中性粒子計測から、輸送される高エネルギーイオンのエネルギー領域は、不安定性との共鳴相互作用条件を満たすことを初めて突き止めた。

論文

Progress in the ITER physics basis, 7; Diagnostics

Donn$'e$, A. J. H.*; Costley, A. E.*; Barnsley, R.*; Bindslev, H.*; Boivin, R.*; Conway, G.*; Fisher, R.*; Giannella, R.*; Hartfuss, H.*; von Hellermann, M. G.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S337 - S384, 2007/06

 被引用回数:247 パーセンタイル:22.22(Physics, Fluids & Plasmas)

「ITER物理基盤」は、その名の通りITERプラズマの物理基盤を与えるために編纂されたレビュー論文であり、Nuclear Fusion誌の特集号として1999年に発刊された。本「ITER物理基盤の進展」は、「ITER物理基盤」発刊以降に得られた研究開発成果を纏めたレビュー論文である。そのうち、第7章は、ITERにおけるプラズマ計測について包括的に取り扱うものである。主な項目は以下の通り。(1)ITERでの計測に対する要求性能,(2)ITERに適用する計測の原理と手法,(3)ITERでの計測の実現のために必要な技術開発項目,(4)ITERトカマク装置への計測機器の統合,(5)「ITER物理基盤」で提起された主要課題の進展状況,(6)ITERにおける計測性能の評価,(7)将来の核融合炉に向けてITERで学習すべき課題。

論文

Neutron emission profile measurement and fast charge exchange neutral particle flux measurement for transport analysis of energetic ions in JT-60U

石川 正男; 西谷 健夫; 草間 義紀; 助川 篤彦; 武智 学; 篠原 孝司; Krasilnikov, V. A.*; Kaschuck, Y.*; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.019_1 - 019_11, 2007/05

燃焼プラズマでは、核融合反応により発生した高エネルギーの$$alpha$$粒子による自己加熱がプラズマの全加熱パワーの大半を担う。したがって、この高エネルギー粒子の閉じ込め特性、また不安定性の励起やそれとの相互作用を調べることは燃焼プラズマの維持において非常に重要な課題である。JT-60ではこのような高エネルギー粒子のプラズマ中での振る舞いを調べるために、中性子発生分布計測,高速中性粒子計測の開発を行ってきた。中性子発生分布計測の開発では、中性子と$$gamma$$線との弁別が可能なスチルベン中性子検出器を導入するとともに、散乱中性子の影響を中性子輸送コードであるMCNPを用いて評価することで、中性子の発生分布を計測している。また、高速中性粒子計測の開発においては、中性粒子スペクトロメータとして多くの利点を有するダイヤモンド検出器を導入し、中性子や$$gamma$$線などのノイズを低減させるための放射線シールドを設置することで、有意な中性粒子計測を行っている。これらの計測を用いて行った、負イオン源中性粒子ビーム入射を利用したアルヴェン固有モード(AE)実験では、ALEと呼ばれる大振幅のバーストモードが発生したとき、モードとの共鳴条件を満たす高エネルギーイオンの径方向輸送を初めて測定し、世界のAEによる高エネルギーイオンの輸送研究をリードしている。

論文

Advanced diagnostics for burning plasma experiments

笹尾 真実子*; 山田 弘司*; 馬場 護*; 近藤 貴; Peterson, B. J.*; 川端 一男*; 間瀬 淳*; 吉川 正志*; 疇地 宏*; 東井 和夫*; et al.

Fusion Science and Technology, 51(2T), p.40 - 45, 2007/02

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

近い将来、ITERにおいて、燃焼プラズマの未知の物理課題を解明するための実験が行われる。これらの研究を実行するためには、核融合生成物を測定するシステムや、各種プラズマパラメーターを高分解能で高い信頼性で計測する、革新的な計測システムを開発することは必要不可欠である。「プラズマ燃焼のための先進計測」は2004年に文部科学省により科学研究費補助金特定領域研究として認められ、現在20以上の研究がこの領域の下で進行中である。ITER計測に適用するために、幾つかの新概念の実現可能性が研究され、その計測システム実現のための構成要素の開発が進められている。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,18

川端 一男*; 河野 康則; 草間 義紀; 間瀬 淳*; 笹尾 真実子*; 杉江 達夫; 藤田 隆明; 福田 武司*; 福山 淳*; 坂本 宜照; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 83(2), p.195 - 198, 2007/02

2006年の秋季にITPA(国際トカマク物理活動)に関する7つの会合が開催された。「輸送物理」,「閉じ込めデータベースとモデリング」,「周辺及びペデスタルの物理」,「定常運転」,「MHD」の5会合は、中国の成都にて「第21回IAEA核融合エネルギー会議」に引き続いて行われ、トピカルグループ間の合同会合も多数開かれた。国際装置間比較実験の結果報告のほか、国際熱核融合実験炉(ITER)のデザインレビューに関して、現状の設計への問題提起と解決策の検討を整理するためまとめられているITER Issue Cardについて活発な議論が行われた。日本の参加者は27名に上った。また、「計測」の会合は、東北大学で、「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」の会合は、カナダのトロント大学で行われた。

論文

Studies of fast-ion transport induced by energetic particle modes using fast-particle diagnostics with high time resolution in CHS

磯部 光孝*; 東井 和夫*; 松下 啓行*; 後藤 和幸*; 鈴木 千尋*; 永岡 賢一*; 中島 徳嘉*; 山本 聡*; 村上 定義*; 清水 昭博*; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S918 - S925, 2006/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:30.89(Physics, Fluids & Plasmas)

将来の核融合炉におけるアルファ粒子等の高速イオンによるMHD不安定性の励起とそれに伴うアルファ粒子の異常損失の危惧から、近年、高速粒子モード(EPM)やTAEモードといったMHD不安定性と高速イオンとの相互作用、並びにその結果生ずる高速イオン輸送・損失に関する研究が重要視されるようになってきている。核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)では、シンチレータを利用した高速イオンプローブ,高速中性粒子分析器、並びに多チャンネルHalpha光計測システム等を駆使して上記を研究対象とした実験を進めている。最近の研究から、中性粒子ビーム(NB)加熱プラズマにおいて発生するバースト的EPMモード(m/n=3/2)により、入射エネルギー近傍のエネルギーを持つ高速イオンのみが大半径方向外側へ排出されていることがわかった。磁場揺動レベルが最大に達した頃に高速イオンの排出が始まり、磁場揺動の周波数は、排出が始まると同時にダウンシフトを示す。高速イオン排出が収まるのとほぼ同時に磁場揺動も収まり、これらの観測結果は、このモードは入射エネルギー近傍の高速ビームイオンによりいわば共鳴的に励起されていることを示唆している。また、TAEモードについては、2機のNBを低密度プラズマに接線co-入射した場合に、顕著な高速イオンの排出が確認された。

論文

Observation of confinement degradation of energetic ions due to Alfv$'e$n eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; 松永 剛; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Y.*; 磯部 光孝*; 西谷 健夫; 助川 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S898 - S903, 2006/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.45(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射中に、安全係数(q$$_{min}$$)の減少とともに、周波数掃引を伴ったMHD不安定性が励起し、その後周波数は一定になる不安定性が確認されている。この不安定性に対して、前者はRSAE、後者はTAEとして説明することができる。これまで、それらの不安定性の励起機構に関する研究は進められてきたものの、高エネルギー粒子の閉じ込めにどのように影響を与えているかは実験的に観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の全中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとしたときに計算される中性子発生量とを比較することで、初めてRSAE, TAE発生中の高エネルギー粒子の閉じ込め劣化を定量的に示した。特に、RSAEからTAEへの遷移中に高エネルギー粒子の閉じ込め劣化が最も大きくなることを突き止めた。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,17

朝倉 伸幸; 加藤 隆子*; 仲野 友英; 高村 秀一*; 田辺 哲朗*; 飯尾 俊二*; 中島 徳嘉*; 小野 靖*; 小関 隆久; 武智 学; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 82(7), p.448 - 450, 2006/07

2006年の1月から4月にかけて開催されたITPA(国際トカマク物理活動)の7つのトピカル物理グループ(「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」,「MHD」,「周辺及びペデスタルの物理」,「定常運転」,「計測」,「輸送物理」,「閉じ込めデータベースとモデリング」)の会合に関する報告である。7つの会合を合わせて、原子力機構から担当委員12名が参加するとともに、委員外4名が発表を行った。磁場リップル低減のためのフェライト鋼装着後のプラズマ性能の向上等のJT-60の実験結果が報告された。

論文

Energetic ion transport by abrupt large-amplitude event induced by negative-ion-based neutral beam injection in the JT-60U

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; Cheng, C. Z.*; 松永 剛; 藤堂 泰*; Gorelenkov, N. N.*; Kramer, G. J.*; Nazikian, R. M.*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1474 - 1480, 2005/12

 被引用回数:29 パーセンタイル:26.48(Physics, Fluids & Plasmas)

アルフベン固有モード(AE)による高エネルギーイオンの輸送を調べるために、中性子発生分布及びダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束の測定をJT-60Uにおいて初めて行った。弱磁気シアプラズマにおいて、Abraut Large-amplitude Event(ALE)と呼ばれるバーストモードが発生した時、100-370keVの特定のエネルギー範囲の高エネルギーイオンが輸送されることが、中性粒子計測から初めて得られた。また、中性子発生分布はALEにより再分配することがわかった。これらの計測から、ALEは特定のエネルギー範囲を持つ高エネルギーイオンをプラズマ中心部から周辺部へ再分配することが詳細に示された。一方、負磁気シアプラズマではRversed-Shear-induced AE(RSAE)と呼ばれるAE、及びRSAEからTAEへの遷移を確認しており、中性子発生分布計測は、モードによる輸送はRSAEからTAEへの遷移中が最も大きいことを示唆している。

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