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論文

Design optimization for plasma performance and assessment of operation regimes in JT-60SA

藤田 隆明; 玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; Bialek, J.*; 相羽 信行; 土屋 勝彦; 櫻井 真治; 鈴木 優; 濱松 清隆; et al.

Nuclear Fusion, 47(11), p.1512 - 1523, 2007/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:65.43(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ制御の観点から、JT-60U改修装置,JT-60SAの設計を最適化し、運転領域を評価した。弱磁気シアあるいは負磁気シアを得るために、負イオン源NBIのビームラインを下方に移動し中心をはずれた電流駆動を可能とした。安定化板の開口部に沿って設置された帰還制御コイルにより、抵抗性壁モードを抑制し、理想導体壁の安定性限界に近い高いベータ値が維持できることが示された。供給磁束量から誘導電流駆動によるプラズマ電流維持時間を評価した。高パワー加熱の高ベータプラズマ($$beta$$$$_{rm N}$$$$sim$$2.9)では、非誘導電流駆動割合は50%近くに達し、高密度領域でも100秒間維持が可能である。加熱・電流駆動パワーの増強により完全非誘導電流駆動の領域も拡大された。高非円形度,高三角度の低アスペクト比配位において、核融合炉心相当の高い規格化ベータ値($$beta$$$$_{rm N}$$$$sim$$4.4)と自発電流割合($$f$$$$_{rm BS}$$$$sim$$0.7)での100秒間の完全非誘導電流駆動運転が期待される。

論文

Progress in the ITER physics basis, 3; MHD stability, operational limits and disruptions

Hender, T. C.*; Wesley, J. C.*; Bialek, J.*; Bondeson, A.*; Boozer, A. H.*; Buttery, R. J.*; Garofalo, A.*; Goodman, T. P.*; Granetz, R. S.*; Gribov, Y.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S128 - S202, 2007/06

 被引用回数:759 パーセンタイル:98.25(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文は、1999年の"ITER Physics Basis"の刊行以降に世界各国の装置で得られた重要な成果について記述したものであり、本章ではMHD安定性及びディスラプションに関する成果が記述されている。MHD安定性に関しては、(1)鋸歯状振動,(2)新古典テアリングモード,(3)抵抗性壁モード,(4)誤差磁場,(5)先進シナリオにおけるMHD安定性に関する成果が記述されていて、ディスラプションに関しては、(1)ディスラプションの特徴・原因・頻度,(2)サーマルクエンチによるエネルギーの損失と堆積,(3)電流クエンチのダイナミクス,(4)ディスラプションにより発生する逃走電子,(5)統合モデルとシミュレーション,(6)ディスラプションの回避・予測・緩和に関する成果が記述されている。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:44.28(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Critical $$beta$$ analyses with ferromagnetic and plasma rotation effects and wall geometry for a high $$beta$$ steady state tokamak

栗田 源一; Bialek, J.*; 津田 孝; 安積 正史*; 石田 真一; Navratil, G. A.*; 櫻井 真治; 玉井 広史; 松川 誠; 小関 隆久; et al.

Nuclear Fusion, 46(2), p.383 - 390, 2006/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:33.28(Physics, Fluids & Plasmas)

限界ベータの値は、アスペクト比が3のトカマクでは、$$mu$$/$$mu$$$$_{0}$$$$sim$$2, $$mu$$$$mu$$$$_{0}$$は、各々強磁性体壁と真空の透磁率を表す、の強磁性の効果によって約8%減少することが示された。高アスペクト比のトカマクでは、観測されなかったトロイダル・プラズマ回転とプラズマ散逸の効果によってできる抵抗性壁モードに対する安定窓がアスペクト比が3のトカマクでは存在することが示された。安定窓に対する強磁性の効果もまた調べられた。VALENコードによる有限抵抗の安定化板と真空容器の形状を含めたNCT(国内重点化装置)プラズマの限界ベータ解析が始められ、安定化板の受動的安定化効果に対する結果が得られた。NCTプラズマの現状の設計案に対する真空容器及び能動的フィードバック制御の安定化効果を含んだ計算もまた行われた。

論文

Critical $$beta$$ analyses with ferromagnetic and plasma rotation effects and wall geometry for a high $$beta$$ steady state tokamak

栗田 源一; Bialek, J.*; 津田 孝; 安積 正史; 石田 真一; Navratil, G. A.*; 櫻井 真治; 玉井 広史; 松川 誠; 小関 隆久; et al.

IAEA-CN-116/FT/P7-7 (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11

標準的なアスペクト比のトカマクに対して、比透磁率が2程度の強磁性体壁の効果によって限界ベータは約8%減少することが示された。高アスペクト比トカマクでは観測されなかったトロイダルプラズマ回転とプラズマ散逸の両方の効果によって開かれる安定窓の存在がアスペクト比3のトカマクで示された。それらに対する強磁性体壁の効果も調べられた。NCT(国内重点化トカマク)プラズマの有限抵抗を持った安定化板と真空容器の形状の効果を含んだVALENコードによる限界ベータ解析が始まり、安定化板の受動的安定化効果の結果が得られた。また、真空容器の安定化効果と能動的フィードバック制御の効果が、現状の設計のNCTプラズマに対して計算された。

口頭

トカマク国内重点化装置(NCT)におけるRWMの解析と制御

栗田 源一; Bialek, J.*; Navratil, G. A.*; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 鈴木 隆博; 櫻井 真治; 津田 孝; 小関 隆久; et al.

no journal, , 

トカマク・プラズマのベータ値を制限しているものは、主にMHD不安定性であるが、その中でもプラズマ表面の動くキンク・バルーニング・モードは、最も危険なモードであるといわれている。この自由境界モードは、プラズマの周りを理想導体壁で囲み壁をある程度以上プラズマ表面に近づけることによって理論的には安定化できるが、実際の導体壁は有限の電気抵抗を持っており不安定性の成長率を下げることはできるが、安定化することはできない。この導体壁の有限電気抵抗によって引き起こされるモードが抵抗性壁モード(RWM:Resistive Wall Mode)である。ここでは、コロンビア大学で開発された構造物の3次元形状の効果を考慮できるVALENコードを用いたRWMのフィードバック制御を含めた限界ベータ解析の現状について報告する。安定性解析は、まずアスペクト比,A=3.5, 楕円度,$$kappa$$=1.97, 三角度,$$delta$$=0.41、のNCTの標準平衡プラズマに対して、実形状の安定化板・制御コイルの効果を考慮して行った。安定化板の抵抗率が0の理想導体の場合の理想限界ベータ値は$$beta$$N=5.5, フィードバック増幅率Gp=0で実際の抵抗値を用いた場合の限界ベータ値は$$beta$$N=2.8(導体壁なしの場合の値と一致)となった。またフィードバック制御によってどのくらい理想限界ベータに近づけるかという指標をC$$beta$$(0<C$$beta$$<1)とすると、その値はGpが10の8乗の場合が最大でC$$beta$$=0.37, 限界ベータ$$beta$$N=3.8、となった。

口頭

RWM analyses of JT-60SA and JT-60U tokamak plasmas

栗田 源一; Bialek, J.*; 藤田 隆明; 玉井 広史; 松川 誠; 松永 剛; 武智 学; 津田 孝; 小関 隆久; Navratil, G. A.*; et al.

no journal, , 

JT-60SAは、現在EUとの共同でJAEAにおいて設計が行われているトカマク装置である。JT-60SAの主な目的の一つは、高規格化ベータ値、3.5$$sim$$5.5の定常プラズマを実現することである。以前の解析では、有限抵抗の安定化構造物と能動的フィードバック制御の効果によって得られる限界規格化ベータ値は、3.8であった。この限界ベータ値は、理想安定化構造物を使った場合の限界ベータ値、5.5に比べて非常に低い値で、このことが低い C$$beta$$の値とフィードバック制御の低効率となっている。このフィードバック制御の低効率に打ち勝つために、われわれは、安定化構造物とフィードバック・コイルの新しい配位を考案した。解析は、JT-60SA プラズマの輸送解析を含んだ新しい平衡に対してコロンビア大学で開発された VALENコードを用いて行われている。また、JAEA で開発されたAEOLUS-FTコードを使ったJT-60Uトカマクにおける電流駆動と圧力駆動RWMの実験データ解析の結果についても発表する。

口頭

RWM analyses of JT-60SA and JT-60U tokamak plasmas

栗田 源一; Bialek, J.*; 藤田 隆明; 玉井 広史; 松川 誠; 松永 剛; 武智 学; 津田 孝; 小関 隆久; Navratil, G. A.*; et al.

no journal, , 

JT-60SAは、現在EUとの共同で JAEAにおいて設計が行われているトカマク装置である。JT-60SAの主な目的の一つは、高規格化ベータ値、3.5$$sim$$5.5、の定常プラズマを実現することである。以前の解析では、有限抵抗の安定化構造物と能動的フィードバック制御の効果で得られる限界規格化ベータ値は、3.8であった。この限界ベータ値は、理想安定化構造物を使った場合の限界ベータ値、5.5、に比べて非常に低い値で、フィードバック制御の効率が低いことを示している。フィードバック制御の効率を改善するために、われわれは、安定化構造物とフィードバック・コイルの新しい配位を考案した。解析は、JT-60SAプラズマの輸送解析を含んだ新しい平衡に対してコロンビア大学で開発されたVALENコードを用いて行われている。また、JAEAで開発された AEOLUS-FTコードを使ったJT-60Uトカマクにおける電流駆動型と圧力駆動型の抵抗性壁モードの実験データ解析の結果についても発表する。

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