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論文

CIELO collaboration summary results; International evaluations of neutron reactions on uranium, plutonium, iron, oxygen and hydrogen

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02

 被引用回数:22 パーセンタイル:3.55(Physics, Nuclear)

CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種($$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{56}$$Fe, $$^{16}$$O, $$^{1}$$H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。

論文

The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:1.55

CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種($$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。

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:18 パーセンタイル:41.29(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

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:13 パーセンタイル:56.9(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

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:35 パーセンタイル:23.98(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。

論文

Alfv$'e$n eigenmodes in reversed shear plasmas in JT-60U negative-ion-based neutral beam injection discharges

武智 学; 福山 淳*; 石川 正男; Cheng, C. Z.*; 篠原 孝司; 小関 隆久; 草間 義紀; 竹治 智*; 藤田 隆明; 及川 聡洋; et al.

Physics of Plasmas, 12(8), p.082509_1 - 082509_7, 2005/08

 被引用回数:29 パーセンタイル:30.47(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの負磁気シア(RS)及び弱磁気シアプラズマ(WS)におけるアルフベン固有モード(AE)実験の結果について報告する。低$$beta$$hのRS放電において負イオンNBI(NNBI)及びICRFによって加熱中に観測された急激な周波数の掃引を伴うモードは負磁気シア励起AE(RSAE)とこのRSAEからトロイダルAE(TAE)への遷移によって説明可能である。われわれはJT-60Uにおいて磁気揺動の観測と安全係数分布の計測を行い、RSAEの存在とRSAEからTAEへの遷移を初めて証明した。中性子発生率の計測によってRSAEからTAEへ遷移時に高速イオンが吐き出されることが明らかになった。

論文

Instability in the frequency range of Alfv$'e$n eigenmodes driven by negative-ion-based neutral beams in JT-60U

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

プラズマ・核融合学会誌, 81(7), p.547 - 552, 2005/07

負イオン源中性粒子ビームを用いて高速イオンの圧力の高い状態を作るとアルベン固有周波数帯にバースト状で数十ミリ秒以下の時間スケールの周波数掃引を伴った不安定性(Fast FSやALEと呼んでいる)が観測された。これらの不安定性により高速イオンの輸送が助長されていることが明らかになった。最近、自然組成ダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束分布計測により、輸送高速イオンの共鳴的エネルギー依存性が明確に観測された。結果は輸送が、高速イオンと不安定性とが共鳴的に相互作用し、不安定性の電磁場を静的に感じて起きていることを示唆している。また、Fast FSの周波数掃引についても、粒子-MHD混成数値計算コードにより、最近、実験結果を再現する結果を得ており、波動による粒子捕捉領域の軌道周回周波数が変化することによって生じる現象であると考えられる。このような非線形現象について高速イオン圧力分布との関連について報告する。さらに、負磁気シア誘導アルベン固有モード(Reversed Shear-induced AE; RSAE)の発生をTASK/WMコードにより理論的に予測していたが、MSEによる詳細なq分布計測等を用いてJT-60においてこれを同定した。NOVA-Kコードを用いて、RSAEの安定性解析を行い、実験と数値計算の比較を報告する。

論文

Energetic particle physics in JT-60U and JFT-2M

篠原 孝司; 武智 学; 石川 正男; 草間 義紀; 都筑 和泰; 浦田 一宏*; 川島 寿人; 飛田 健次; 福山 淳*; Cheng, C. Z.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(7), p.S31 - S45, 2004/07

 被引用回数:40 パーセンタイル:20.43(Physics, Fluids & Plasmas)

負磁気シア中でのアルベン固有モードの振る舞い,TAE周波数領域で発生する不安定性による高エネルギーイオンの輸送,電流ホールを有するプラズマ中での高エネルギーイオンの振る舞い,フェライト鋼による複雑トロイダル磁場リップル中での高エネルギーイオンの損失など、JT-60U及びJFT-2Mにおける最近の高エネルギー粒子物理研究の成果について報告する。

論文

Recent progress of Alfv$'e$n eigenmode experiments using N-NB in JT-60U tokamak

篠原 孝司; 武智 学; 石川 正男*; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 大山 直幸; 飛田 健次; 小関 隆久; JT-60チーム; Gorelenkov, N. N.*; et al.

Nuclear Fusion, 42(8), p.942 - 948, 2002/08

 被引用回数:37 パーセンタイル:23.68(Physics, Fluids & Plasmas)

核燃焼プラズマでは、$$alpha$$粒子圧力が高くなると、アルヴェン固有モード(AE)周波数領域の不安定性により$$alpha$$粒子の閉じ込めが劣化することが危惧されている。JT-60Uでは、負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)入射により高速イオンを生成して、バースト的に発生する周波数掃引不安定性の研究を行っている。最近の解析により、バースト的な周波数掃引現象が、不安定性と高速イオン分布関数の変化と背景プラズマの散逸との非線形な相互作用に起因していると考えられるという結果を得た。また、新たに設置した中性子分布計測により不安定性により高速イオンが再分布していることを示唆しているデータを得た。

論文

Magnetic safety factor profile before and after sawtooth crashes investigated with toroidicity and ellipticity induced Alfv$'e$n eigenmodes

Kramer, G. J.; Cheng, C. Z.*; 草間 義紀; Nazikian, R. M.*; 竹治 智; 飛田 健治

Nuclear Fusion, 41(9), p.1135 - 1151, 2001/09

 被引用回数:32 パーセンタイル:28.71(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文は、JT-60Uにおいてイオンサイクロトロン波(ICRF)加熱中に励起されるトロイダル形状及び楕円形状によって誘起されるアルフベン固有モード(TAE,EAE)の解析を行い、各アルフベン固有モードの周波数やトロイダルモード数が励起される位置での安全係数(q)の関数であることを応用して、鋸歯状波振動発生前後のTAEやEAEの挙動から、鋸歯状波振動による磁気軸でのq値(q0)の変化を明らかにした。q=1面で起こるEAEは、鋸歯状波振動発生後に時間遅れ(高々150ms)をもって現れ、その時間遅れは、鋸歯状波振動直前の電子温度と相関をもつことがわかった。EAEの時間発展は、NOVA-Kコードを用いてモデル化を行い、実験とのよい一致を見た。その結果、鋸歯状波振動直後にはq0$$>$$1となりプラズマ中にq=1面がなくなるとの結論を得た。

論文

Alf$'e$n eigenmodes driven by Alf$'e$nic beam ions in JT-60U

篠原 孝司; 草間 義紀; 武智 学; 森岡 篤彦; 石川 正男*; 大山 直幸; 飛田 健次; 小関 隆久; 竹治 智; 森山 伸一; et al.

Nuclear Fusion, 41(5), p.603 - 612, 2001/05

 被引用回数:75 パーセンタイル:9.4(Physics, Fluids & Plasmas)

核燃料プラズマでは、$$alpha$$粒子圧力が高くなると、アルヴェン固有モード(AE)周波数領域の不安定性により$$alpha$$粒子の閉じ込めが劣化することが危惧されている。これまでの実験ではAE周波数領域の周波数掃引不安定性が発生すると高エネルギーイオンの輸送が増大する場合があり、また、周波数掃引不安定性の発生領域とその特性の理解はトカマク研究の重要課題の一つである。最近のJT-60Uの実験において、負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)入射により高エネルギーイオンを生成して、周波数掃引不安定性の研究を行い、ITERで予測される$$alpha$$粒子の存在条件と同様の条件のN-NBイオンによって、周波数掃引不安定性が不安定かされることを明らかにした。また、速い周波数掃引を伴う不安定性による高エネルギーイオンの損失が、平衡の違いに起因するエネルギー依存性を持っていることを明らかにした。

論文

Fast particle experiments in JT-60U

Kramer, G. J.; 岩瀬 誠; 草間 義紀; 森岡 篤彦; 根本 正博; 西谷 健夫; 篠原 孝司; 竹治 智; 飛田 健次; 小関 隆久; et al.

Nuclear Fusion, 40(7), p.1383 - 1396, 2000/07

 被引用回数:44 パーセンタイル:20.87(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UにおいてICRF加熱または、N-NBI加熱を用いて高速イオンの実験を行ってきた。両方の加熱手法でアルフヴェン固有(AE)モードの励起を観測した。ICRF加熱中のAEモードの解析から以下のことがわかった。(1)鋸歯状振動中にICRF加熱によって励起されたAEモードの情報からプラズマ中心領域の安全係数分布を評価をすることができた。これらの結果はMSE計測結果及び、鋸歯状振動の理論計算モデルと良く一致し、この解析手法の正当性を示した。(2)X-モード反射計を用いてTAEモードの径方向のモード構造がJT-60Uで初めて評価し、これらのモードがNOVA-Kコードで予測されたバルーニング構造を持つことを明らかにした。また、N-NBI加熱実験から以下の結果を得た。(1)N-NBI加熱によって鋸歯状振動周期が長期化できることがわかった。(2)N-NBI入射中にアルフヴェン周波数領域のモードを解析した結果、通常のTAEモード以外にバースト的な振る舞いをするモード、周波数捜引するモードが存在することを明らかにした。

論文

Characteristics of Alfv$'e$n eigenmodes, burst modes and chirping modes in the Alfv$'e$n frequency range driven by negative ion based neutral beam injection in JT-60U

草間 義紀; Kramer, G. J.; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; 近藤 貴; 森山 伸一; et al.

Nuclear Fusion, 39(11Y), p.1837 - 1843, 1999/11

 被引用回数:61 パーセンタイル:13.16(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて、負イオン源ビーム(NNB)を用いて、ビームイオンが励起する不安定性の研究を行った。磁気シアが弱い場合には、ビームイオンの体積平均$$beta$$値が0.1%と低い領域においてもアルヴェン固有モードが励起されることが明らかとなった。しかし、このモードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることがわかった。ビームイオン$$beta$$値が0.2%程度に上昇し、かつプラズマ中心の安全係数が1.4程度まで低下すると、アルヴェン周波数領域にバースト的に発生をくり返すモードが出現する。このモードにより、わずかではあるがビームイオンが損失することが明らかになった。

論文

Frequency chirping of core-localized toroidicity-induced Alfv$'e$n eigenmodes and their coupling to global Alfv$'e$n eigenmodes

Kramer, G. J.; Cheng, C. Z.*; Fu, G. Y.*; 草間 義紀; Nazikian, R. M.*; 小関 隆久; 飛田 健次

Physical Review Letters, 83(15), p.2961 - 2964, 1999/10

 被引用回数:22 パーセンタイル:24.95(Physics, Multidisciplinary)

短時間に急速な周波数低下を示す中心局在トロイダル・アルフヴェン固有モード(C-TAE)を観測した。低磁気シアプラズマでは、中心の安全係数が下がるとC-TAEの存在位置が低磁場側へ速く移動するため、このような周波数変化が起こることを示した。この場合、周辺部には大域的TAE(G-TAE)が存在可能であるが、減衰項が十分大きいため実際には存在できない。しかし、C-TAEの周波数が低下してG-TAE周波数と重なるとき、実際には存在しないG-TAEはC-TAEと結合し、一時的にC-TAEを安定化することが明らかになった。この結果、C-TAEの周波数は連続的に低下するのでなく、G-TAE周波数と一致するとき一時モードが消失し、その周波数を通過した直後に再出現するという「周波数の跳び」現象を示す。

論文

Alfv$'e$n eigenmodes and their impact on plasma characteristics in JT-60U

草間 義紀; Nazikian, R.*; Kramer, G. J.*; 木村 晴行; 三枝 幹雄*; 小関 隆久; Fu, G. Y.*; 飛田 健次; 及川 聡洋; 篠原 孝司; et al.

Fusion Energy 1998, 2, p.537 - 544, 1998/10

JT-60Uでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射で生成される高エネルギーイオンで$$alpha$$粒子を模擬し、アルヴェン固有モードの研究を進めている。高エネルギーイオンの体積平均$$beta$$値が0.1%程度と低い領域においても上記のモードが発生することを明らかにした。これは、磁気シアが弱いことによる。$$beta$$値が0.2%程度以上になるとアルヴェン固有モード領域にバースト的に発生をくり返すモードが現れ、わずか(数%)ではあるが高エネルギーイオンの損失を招く。また、アルヴェン固有モードは強い負磁気シアを持つプラズマでは安定化できることも新たに明らかになった。

口頭

Observation of confinement degradation of energetic ions by Alfv$'e$n eigenemodes in weak shear plasmas on JT-60U

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

no journal, , 

JT-60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、安全係数の最小値(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。これらの不安定性に対して、前者はReversed-Shear-induced Alfv$'e$n Eigenmode (RSAE)、後者はTroidicity-induced AE(TAE)として説明することができ、RSAE, TAEの励起機構に関しての研究が進められてきた。特にRSAEからTAEへの遷移中がもっとも不安定な状態であると予想されていた。しかしながら、これまではそれらの不安定性が高エネルギーイオンの閉じ込めにどのように影響を与え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時に計算される中性子発生量と比較することで、初めて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示した。さらに、RSAEからTAEへの遷移中に高エネルギーイオンの閉じ込め劣化がもっとも大きくなることを評価した。

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