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論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

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

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

A Comparison between divertor heat loads in ELMy and HRS H-modes on JFT-2M

川島 寿人; 上原 和也; 西野 信博*; 神谷 健作; 都筑 和泰; Bakhtiari, M.; 永島 芳彦*; 小川 宏明; 星野 克道; 鈴木 貞明; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 80(11), p.907 - 908, 2004/11

JFT-2Mにおいて、2次元${it D}$$$alpha$$放射,ダイバータ電子温度及びイオン飽和電流などの高速計測を初めて実施し、高リサイクリング定常(HRS)H-mode及びELMy H-mode放電時のダイバータ熱負荷を比較した。HRS H-mode時のダイバータ熱負荷は、ELMy H-mode放電中の熱負荷を時間平均したレベルまで減ぜられており、ELMの瞬間の大きな熱負荷を避けられることがわかった。また、ELMは熱と粒子両者の急激な輸送増大であるのに対し、${it D}$$$alpha$$放射増大を伴うHRS H-modeは、粒子輸送の増大が支配的であることもわかった。

論文

Progress in physics and technology developments for the modification of JT-60

玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.

Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.17(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

 被引用回数:33 パーセンタイル:25.13(Physics, Fluids & Plasmas)

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

論文

Experiments on high temperature graphite and steam reactions under loss of coolant accident conditions

宇田 達彦*; 小川 益郎; 関 泰; 功刀 資彰; 青木 功; 本多 琢郎*; 岡崎 隆司*; 西野 信博*

Fusion Engineering and Design, 29, p.238 - 246, 1995/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:54.03

核融合実験炉のプラズマ対向材として黒鉛が有望であるが、真空容器内で冷却管が破損した場合には高温黒鉛と水蒸気の反応による生成ガス組成や圧力を評価する必要がある。このような事故時の安全解析用基礎データを得る目的で実験と解析を行った。実験では、気密性の加熱炉に黒鉛試料を置き、一定時間水蒸気と反応させた後、前後の重量差から反応速度を求めた。その結果(1)反応速度は温度の関数で表わせ、反応の活性化エネルギーは1300$$^{circ}$$Cを境に高温側で低くなる。(2)C/Cコンポジット材の反応速度は等方性黒鉛の約1/2で、材料依存性がある。(3)反応生成ガスはH$$_{2}$$,CO,CO$$_{2}$$でその組成比も1300$$^{circ}$$C付近で変化する。この組成変化は、水蒸気と各種生成ガスの相互反応速度式を解くことで解析的に再現できた。これらの成果を今後真空容器内LOCA解析に活用していく。

論文

Improvement of confinement and remote radiative cooling of beam heated plasmas in JT-60 with ion ▽B drift towards the X-point

辻 俊二; 細金 延幸; 伊丹 潔; 久保 博孝; 西谷 健夫; 嶋田 道也; 小出 芳彦; 西野 信博*; 杉江 達夫; 永島 圭介; et al.

Nuclear Fusion, 32(8), p.1313 - 1330, 1992/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:65.32(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60のビーム加熱水素プラズマにおいて、加熱パワーと線平均電子密度が閾値を越えると、エネルギーと粒子閉じ込めの改善が観測された。ダイバータプラズマからの放射パワーは加熱パワーの50%に達した。この状態を改善ダイバータ閉じ込め(IDC)と名づけた。20%のエネルギー閉じ込めの改善とダイバータ部での遠隔放射冷却が実現した放電が、プラズマ中心部への不純物蓄積を起こすことなく準定常状態として数秒間持続した。IDCへの線平均電子密度の閾値は、加熱パワーに対して線形に増加し、安全係数に対して逆相関で減少した。閉じ込め改善はイオン磁場勾配ドリフトがX点向きの時のみ観測された。トロイダル磁場の反転で、軽元素不純物のふるまいと粒子循環の内外非対線性が変化した。これらの現象は、セパラトリクス付近での衝突的輸送がIDCの発生に関わっているとする理論モデルに矛盾しない。

報告書

Improved divertor confinement observed in JT-60

辻 俊二; 細金 延幸; 伊丹 潔; 久保 博孝; 西谷 健夫; 嶋田 道也; 小出 芳彦; 西野 信博*; 杉江 達夫; 永島 圭介; et al.

JAERI-M 91-195, 47 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-195.pdf:1.31MB

改善ダイバータ閉じ込め(IDC)と呼ぶ現象が、JT-60の下X点配位で観測された。すなわち、ダイバータ部での放射パワーが加熱入力の50%にも達する遠隔放射冷却が実現し、かつエネルギー閉じ込めが20%改善した状態が、主プラズマでの不純物の蓄積を起こすことなく数秒間持続する。IDCとなる電子密度の閾値は、加熱パワーに対してほぼ比例し、安全係数を高めると下がる。トロイダル磁場の向きにより粒子循環のトーラス内外非対称性が変化し、閉じ込めに改善があるのは、イオンVBドリフトがX点に向いているときのみである。これらの観測事実は、セパラトリクス付近での衝突効果による粒子束の変化が改善ダイバータ閉じ込めの発生に絡んでいることを示唆している。

報告書

核融合実験炉の概念設計; 安全性の解析・評価

関 泰; 高津 英幸; 飯田 浩正; 真木 紘一*; 小川 益郎; 野口 宏; 村田 幹生; 小澤 義弘*; 伊東 新一*; 岡崎 隆司*; et al.

JAERI-M 91-126, 511 Pages, 1991/08

JAERI-M-91-126.pdf:12.54MB

核融合実験炉としての基本的構成が類似しているFER/ITERを対象に、安全性の解析と評価を行った。安全性の検討の仕方としては、まず、安全設計の考え方を明確にし、次に、運転状態、すなわち、通常運転時、分解修理時、事故時に分けて、解析・評価した。特に、通常運転時においては、トリチウム及び放射化生成物量の評価を、分解修理においてはトリチウム放出量の評価を、事故時においては冷却水喪失事故・真空破断事故・電源喪失事故の事故シナリオの検討を、それぞれ行った。また、安全に関する法規・基準を付加し、全体として、核融合実験炉の安全性を一通り概観できるようにした。

論文

Pellet ablation profile measurements on the JT-60 tokamak

西谷 健夫; 永島 圭介; 近藤 貴; 西野 信博*; 芳野 隆治; 平山 俊雄; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 61(10), p.3090 - 3092, 1990/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:55.64(Instruments & Instrumentation)

JT-60において、4銃身圧空ペレット入射装置による、水素ペレット入射実験を行なった。そのペレットの溶発分布を測定するために、光ファイバー光学系と多チャンネルフォトダイオードを組み合わせた、溶発分布測定装置を開発した。また測定した溶発分布と中性粒子遮蔽モデルに基づくシミュレーション計測との比較を行なった。

論文

Behavior of light impurity in beam-heated JT-60 plasmas with graphite walls

久保 博孝; 杉江 達夫; 西野 信博*; 逆井 章; 小出 芳彦; 赤岡 信雄*; 西谷 健夫; 伊丹 潔; 河野 康則; 永島 圭介; et al.

IAEA-TECDOC-536, p.139 - 144, 1990/00

JT-60では、第一壁の炭素化の後、中性粒子加熱中に酸素のスペクトル線強度が減少し、炭素の強度が増加する現象が見られる。この現象は、中性粒子加熱のパワーが13MW以上の放電において、リミター配位でもダイバータ-配位でも観測される。この現象の間、実効電荷数がほぼ一定のまま、プラズマ中での酸素の量が減少し、炭素の量が増加していると考えられる。本講演では、この現象とダイバータ一部での不純物スペクトル及びダイバータ-板の温度との関係、この現象が起きる電子密度のしきい値について報告する。

論文

Absolute calibration of a normal incidence vacuum spectrometer using synchrotron radiation

久保 博孝; 逆井 章; 西野 信博*; 小出 芳彦; 赤岡 伸雄*; 原 誠*; 千葉 真一; 杉江 達夫; 竹内 浩; 田中 健一郎*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 28(12), p.2610 - 2614, 1989/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:82.03(Physics, Applied)

直入射分光器の絶対感度校正をフォトン・ファクトリのシンクロトロン放射を用いて、350~1250A゜の波長範囲で行なった。

論文

Spectroscopic study of impurity in neutral beam heated and ohmically heated JT-60 discharges

久保 博孝; 杉江 達夫; 逆井 章; 小出 芳彦; 西野 信博*; 平山 俊雄; 西谷 健夫; 永島 圭介; 赤岡 伸雄*; 竹内 浩; et al.

Nuclear Fusion, 29(4), p.571 - 582, 1989/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:62.7(Physics, Fluids & Plasmas)

2つの期間(真空容器の第一壁が金属の期間と炭素の期間)におけるJT-60プラズマ中での不純物について、可視分光と真空紫外分光を用いて研究した。本論文では、ダイバーター配位及びリミター配位での、中性粒子加熱実験及びオーミック実験における、有効電荷数、不純物量、放射損失の測定について述べる。

論文

Density control for getting stable discharges in JT-60 graphite wall experiment

芳野 隆治; 閨谷 譲; 二宮 博正; 細金 延幸; 中村 博雄; 新井 貴; 伊丹 潔; 西野 信博*; 佐藤 正泰; 福田 武司; et al.

Journal of Nuclear Materials, 162-164, p.527 - 532, 1989/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:56.68

JT-60は、最近の実験においてプラズマ電流3.2MA(q$$_{4}$$(a)=2.2)及び線平均電子密度1.2$$times$$10$$^{20}$$/m$$^{3}$$を通常のガスパフとNBI高パワー加熱により得ている。この進展の理由として粒子サイクリングと不純物低減の観点より以下の2点が考えられる。1つは、リミター材及びアーマータイル材をTiC被覆Moよりグラファイトへ交換したことであり、これにより高パワー加熱下でもMoやTiのバースト的な混入が発生せずさらにZ$$_{eff}$$を低減することが出来た。他の1つは、真空容器壁湿度を~280゜の高温にしたことであり、これによりプラズマ密度の制御が可能となり、ディスラプション後のリカバリーも早くすることができた。

論文

Behaviour of light impurities in beam-heated JT-60 plasmas with hot graphite walls

西野 信博*; 久保 博孝; 逆井 章; 小出 芳彦; 杉江 達夫; 竹内 浩; JT-60チーム

Journal of Nuclear Materials, 162-164, p.386 - 391, 1989/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.19

第一壁炭素化後のJT-60で、NBI加熱プラズマの軽不純物の振舞を考察した。NBI加熱プラズマでは、軽不純物の線スペクトルの時間変化に主に2つのタイプがある事が解った。1つは、炭素の線も酸素の線も同じような時間変化を示し、他は、炭素の線が増大すると同時に酸素の線が減少するものである。後者は、線スペクトルの空間分布に関する情報から炭素のin fluxの増大と酸素のin fluxの減少を表している。後者の起こる条件は、リミター配位、NBIパワー大、NBI加熱時のガスパフ量が小、である。これらの事とグラファイトの素過程から後者の時の炭素の増大は化学スパッターリングが主な原因であると考えられる。また、酸素の減少については素過程のデータが少なく原因が同定できていないが、プラズマ-壁相互作用である事は充分考えられる。

論文

Absolute calibration of a normal incidence vacuum spectrometer for fusion plasma diagnostics

久保 博孝; 逆井 章; 西野 信博*; 小出 芳彦; 赤岡 伸雄*; 原 誠*; 千葉 真一; 杉江 達夫; 竹内 浩; 横溝 英明; et al.

Photon Factory Activity Report, P. 277, 1989/00

直入射分光器の絶対感度較正を、高エネルギー物理研究所Photon Factoryのシンクロトロン輻射を用いて、350-1250$AA$の波長範囲で行った。較正した分光器は、AlにMgF$$_{2}$$をオーバー・コートした回折格子(曲率半径0.4m、2400本/mm、ブレーズ角6.9゜)と多チャンネル・ディテクターにより構成されている。シンクロトロン輻射を、瀬谷・波岡型分光器で単色光にし、入射光の絶対強度はNational Institute of Standards and Technology(USA)で感度較正されたフォト・ダイオートで測定した。較正結果に含まれる誤差は、13-35%と評価され、これは通常の輝線を用いた方法より高精度であり、JT-60トカマクの不純物挙動診断に要求される精度を十分に満たす。

報告書

JT-60におけるヘリウムビームを用いたプラズマ電流分布の計測

西野 信博*; 久保 博孝; 小出 芳彦; 逆井 章; 杉江 達夫; 竹内 浩

JAERI-M 88-229, 25 Pages, 1988/11

JAERI-M-88-229.pdf:0.94MB

プラズマ中の電流分布は、プラズマの閉じ込めや安定性の情報を与える。さらに、電流駆動技術を開発する上で重要な情報である。しかしながら、この電流分布を直接測定することは不可能なので、代わりにポロイダル磁場の分布を測定し電流分布を算出する。今回、JT-60においてHeビームからの線スペクトルのゼーマン効果を利用したポロイダルコイル磁場分布測定法を計画した。この方法は、磁場に垂直な方向から測定することにより、ゼーマン分離した$$pi$$成分の線スペクトルが磁場の方向に直接偏光した光となることを利用したものである。

論文

Multichordal spectroscopy on JT-60

久保 博孝; 杉江 達夫; 逆井 章; 小出 芳彦; 西野 信博*; 横溝 英明*; 竹内 浩*; JT-60チーム; 田中 健一郎*; 前沢 秀樹*; et al.

Review of Scientific Instruments, 59(8), p.1515 - 1517, 1988/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:8.65(Instruments & Instrumentation)

JT-60の不純物挙動の研究の為、多くのスペクトル線を空間分解して同時に測定できるシステムを開発した。このシステムは複数の違った視野を持つユニット分光器により構成される。

報告書

JT-60プラズマの真空紫外域分光写真測定; 15$$sim$$1,360AA

久保 博孝; 杉江 達夫; 逆井 章; 小出 芳彦; 西野 信博*; 赤岡 伸雄*

JAERI-M 88-126, 33 Pages, 1988/07

JAERI-M-88-126.pdf:0.6MB

JT-60プラズマの不純物挙動の診断の為に、3mの斜入射分光器を用いて、真空紫外域での分光写真測定を行なった。ここでは、JT-60の初期OH実験、高イオン温度モード実験、及び、真空容器の第一壁の40%を炭素にした後の実験における測定結果について報告する。JT-60の初期OH実験では、15$$sim$$1360$AA$の波長範囲で同時に写真測定を行ない酸素、炭素、チタンなどが不純物として同定された。高イオン温度モードでは、17$$sim$$77$AA$の波長範囲で測定を行ない、上記の不純物の他に高電離のモリブデンのスペクトル線が観測された。炭素化後の実験においては、15$$sim$$55$AA$の波長域で測定を行ない、チタンなどの金属の混入が少なくなった事が確認できた。

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