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論文

Integrated modelling of a JET type-I ELMy H-mode pulse and predictions for ITER-like wall scenarios

Wiesen, S.*; Brezinsek, S.*; J$"a$rvinen, A.*; Eich, T.*; Fundamenski, W.*; Huber, A.*; Parail, V.*; Corrigan, G.*; 林 伸彦; JET-EFDA Contributors*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 53(12), p.124039_1 - 124039_12, 2011/12

 被引用回数:22 パーセンタイル:71.68(Physics, Fluids & Plasmas)

A type-I ELMy H-mode discharge in JET has been analysed numerically using JINTRAC integrated code in order to obtain a self-consistent description of edge and core plasma. The time-dependent model consists of a self-consistent coupling of 1D core code JETTO/SANCO and 2D multi-fluid scrape-off-layer (SOL) code EDGE2D-EIRENE. The inter- and intra-ELM transport model has been adapted to match the experimental pre- and post ELM plasma profiles measured in JET and at the same time the observed ELM dynamics in terms of ELM frequency, ELM energy loss, ELM wetted area and heat flows towards target plates. It is found that the scaling for the free streaming approximations of ELM filamentary parallel SOL transport for the maximum heat flux, energy density and heat flux factor can be reproduced with the JINTRAC model. Results for the JET all-carbon reference case are then utilised to predict a type-I ELMy H-mode for ITER-like wall (ILW) assuming a full-tungsten divertor and beryllium main-chamber wall in the model. It is found that a moderate amount of seeded neon impurity (or other impurity species) is necessary to match a similar level of radiation when carbon is absent in the system. Finally, results of the ILW setup are used to estimate the total amount of tungsten particles eroded per ELM from the target plates and a rough estimate of the core radiative fraction due to W accumulation is given.

論文

Comparison of the spatial and temporal structure of type-I ELMs

Kirk, A.*; 朝倉 伸幸; Boedo, J. A.*; Beurskens, M.*; Counsell, G. F.*; Eich, T.*; Fundamenski, W.*; Herrmann, A.*; 鎌田 裕; Leonard, A. W.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 123, p.012011_1 - 012011_10, 2008/00

 被引用回数:22 パーセンタイル:97.86

トカマク・プラズマ周辺部で発生するタイプ-1ELMにより、熱・粒子はスクレイプ・オフ層に排出され、一部は磁力線方向に伸びた線状のプラズマ束(フィラメント)として伝搬が測定されている。本論文は、多くのトカマクで測定されたフィラメントの形状及び発生から第一壁へ向かう運動についてまとめた。フィラメントは、プラズマ周辺部でELM発生前に生成されるが、ポロイダル方向に伸びた断面形状であり装置の大きさに伴い増加する。排出されたフィラメントのトロイダル方向の回転速度は低下するが、半径方向に伝搬する速度はそのまま維持される傾向があり、第一壁への熱負荷の主な原因となる。1本のフィラメントは、ELMによりスクレイプ・オフ層に排出されたエネルギー損失全体の最大2.5%である。

論文

Progress in the ITER physics basis, 4; Power and particle control

Loarte, A.*; Lipschultz, B.*; Kukushkin, A. S.*; Matthews, G. F.*; Stangeby, P. C.*; 朝倉 伸幸; Counsell, G. F.*; Federici, G.*; Kallenbach, A.*; Krieger, K.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S203 - S263, 2007/06

 被引用回数:726 パーセンタイル:96.49(Physics, Fluids & Plasmas)

1999年にNuclear Fusion誌に出版されたITER物理基盤以来、ITERの設計及び運転に必要な周辺プラズマ及びプラズマ相互作用における現在のトカマク装置の研究成果がまとめられた。大きく進展した実験分野として、境界層及びダイバータにおける熱・粒子輸送,第一壁と周辺プラズマとの相互作用,ELM熱流の輸送と壁相互作用,非接触プラズマと中性粒子の輸送,高Z及び低Z材料の損耗と輸送及び堆積,トリチウムの対向材への吸着とその除去方法等が挙げられる。これらの進展と同時に、周辺プラズマ及びプラズマ材料相互作用のモデリングも大きく進展した。現状のデータをもとにITERにおいて期待されるダイバータ性能や対向材料の寿命などについて議論した。

論文

Discrepancy between modelled and measured radial electric fields in the scrape-off layer of divertor tokamaks; A Challenge for 2D fluid codes?

Chankin, A. V.*; Coster, D. P.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Conway, G. D.*; Corrigan, G.*; Erents, S. K.*; Fundamenski, W.*; Horacek, J.*; Kallenbach, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(5), p.479 - 489, 2007/05

 被引用回数:30 パーセンタイル:73.38(Physics, Fluids & Plasmas)

スクレイプオフ層における径方向電場はプラズマ・ドリフト運動を発生する要因である。また、プラズマ・ドリフト運動の速度は、トロイダルプラズマでは内外非対称となり、そのトロイダル効果を打ち消す方向に磁力線に沿った高速プラズマ流が発生する。実験において観測されている高速プラズマ流の発生機構を理解するため、ドリフト効果を導入したダイバータ流体コード(SOLPS及びEDGE2D)による計算を、JETやASDEX-Upgradeの実験で測定された大きな電場分布を考慮し初めて行った。その結果、プラズマ流速は従来のシミュレーション結果よりも3倍程度増加し、従来のシミュレーションでは定量的に再現できなかった実験結果をほぼ説明できる。ドリフト効果が、プラズマ周辺部において高速プラズマ流が発生する大きな要因の一つであることが明らかとなった。

論文

Plasma-surface interaction, scrape-off layer and divertor physics; Implications for ITER

Lipschultz, B.*; 朝倉 伸幸; Bonnin, X.*; Coster, D. P.*; Counsell, G.*; Doerner, R.*; Dux, R.*; Federici, G.*; Fenstermacher, M. E.*; Fundamenski, W.*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

国際トカマク物理活動(ITPA)スクレイプオフ層(SOL)及びダイバータ物理トピカルグループが、各国のトカマク実験データを検討した成果を発表する。(1)ELMによりSOLへ排出されたプラズマが極性ドリフトにより第一壁方向へ輸送されるモデルを、リミターでの熱負荷計測結果に基づき提案した。この場合、ITERにおいてELMによるリミターが受ける熱負荷は損失エネルギーの10-20%と考えられる。(2)ディスラプション時のダイバータへの熱負荷について最近のデータをまとめた。高密度ディスラプションでは、熱崩壊時以前に最大80%のエネルギーが放射損失により失われること,熱崩壊時は熱流束の幅が広がることなどが実験データベースから明らかとなった。ITERにおけるダイバータへの熱負荷は以前の予測よりも減少した。ただし、内部輸送障壁の崩壊や垂直変異イベントでは大きな熱負荷と考えられる。また、不純物のガスジェット及びペレット入射による熱負荷の緩和結果についても述べる。ほかに(3)ITERにおけるトリチウムの蓄積量の予測,(4)タングステンタイル、及び炭素タイルにおける複合プラズマ材料相互作用に関してもまとめる。

論文

Survey of type I ELM dynamics measurements

Leonard, A. W.*; 朝倉 伸幸; Boedo, J. A.*; Becoulet, M.*; Counsell, G. F.*; Eich, T.*; Fundamenski, W.*; Herrmann, A.*; Horton, L. D.*; 鎌田 裕; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A149 - A162, 2006/05

 被引用回数:40 パーセンタイル:80.65(Physics, Fluids & Plasmas)

この論文は、さまざまなトカマク装置で観測されているタイプI ELMダイナミクスの測定結果をまとめたものである。ペデスタル部から吐き出されたフィラメント構造による対流的な損失,周辺磁場のエルゴディック化や磁力線の再結合による磁力線に平行方向の輸送増加,径電場シアが消失することによる乱流輸送の増加といった輸送機構がELM輸送の可能性として推量されている。種々の実験結果を検証し、これらの輸送モデルとの比較・検証を行った。

論文

Observation of detachment in the JET MkIIGB divertor usig CCD camera tomography

伊丹 潔; Coad, P.*; Fundamenski, W.*; Ingesson, C.*; Lingertat, J.*; Matthews, G. F.*; Tabasso, A.*

Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.633 - 638, 2001/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:54.01(Materials Science, Multidisciplinary)

MkIIGB型改造後のJETにおいて、ダイバータ領域を接線方向に見込むエンドスコープ光学系に取付けてあるD$$gamma$$及びD$$alpha$$のラインフィルタ付きのCCD TVカメラの画像から、2次元のD$$gamma$$及びD$$alpha$$の発光分布を計算するトモグラフィーを開発した。そして、ダイバータデタッチ時の2次元のD$$gamma$$及びD$$alpha$$の発光分布、再結合の様子を調べた。デジタイズしたビデオ画像は、ダイバータからCCD TVカメラへの光路上の発光分布の積分である。したがって、ビデオ画像のそれぞれのピクセルの強度は、発光分布とグリッドを線積分する係数である形状マトリックスで決められることになる。この形状マトリックスをSVD法で解いて、2次元のD$$gamma$$及びD$$alpha$$の発光分布を求めた。相対較正は、ほとんど同一視野を見込んでいるD$$gamma$$及びD$$alpha$$の強度を測定する分光器からのデータとの規格化によった。2MA,3Tでビーム加熱入力2.1MWの密度限界実験放電において、2次元のD$$gamma$$及びD$$alpha$$の発光分布を求めた。D$$alpha$$の発光は内側ダイバータから強くなる。ダイバータ板直前でD$$gamma$$/D$$alpha$$のライン強度比が0.06まで大きくなり、再結合過程の増大とともに内側ダイバータでの完全デタッチ現象がおこる。また、外側ダイバータにおいても、内側ダイバータで完全デタッチ後に、同様な変化を起こすが、その直後にディスラプションに至る。

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