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論文

ITB-events and their triggers in T-10 and JT-60U

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 坂本 宜照; 林 伸彦; 諌山 明彦; Kislov, A. Ya.*; Krylov, S. V.*; Pavlov, Yu. D.*; 白井 浩; Borshegovskii, A. A.*

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

内部輸送障壁(ITB)の内部及び近傍で発生する非局所的な分岐現象であるITB事象はJT-60Uにおける負磁気シアや正磁気シアプラズマで見つけられた。T-10におけるオフセンター電子サイクロトロン加熱プラズマ中の加熱切断で生じる内向き冷パルス伝播が中心付近で急激に伝播が遅くなることが観測されているが、これもITB事象のひとつと考えられる。このITB事象は安全係数q=1面が存在するとき発生しやすい。JT-60Uの負磁気シアプラズマ中の低パワー加熱時に起きるITB事象は最小安全係数が3.5, 3, 2.5を横切るときに多く観測される。また、JT-60Uにおいてトロイダルモード数n=1の内部MHD活動もITB事象の引き金となっている。この論文では、負磁気シアプラズマ中のq=2.5面で発生する小内部崩壊もITB事象の引き金になることを示す。また、正磁気シアの高ポロイダルベータプラズマ中では周辺局在モード(ELM)に相関してITB事象が起きている。このとき、小半径方向0.3$$sim$$0.7の広い範囲で熱流が急激に減少している。この新しく見つけられたITB事象は、ELM様のMHD揺動によるITB形成制御の可能性を示唆している。

論文

Role of low order rational $$q$$-values in the ITB events in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 林 伸彦; 諫山 明彦; 白井 浩; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 44(9), p.945 - 953, 2004/09

JT-60Uの正磁気シア放電においてq=3面の近傍で内部輸送障壁(ITB)が形成されることが知られている。JT-60Uの負磁気シアプラズマにおいては、極小q値(qmin)が3.5, 3, 2.5, 2のときのITB形成に対する役割はよくわかっていなかった。ITB事象(ITBの中または近傍で起きる非局所的な閉じ込めの分岐現象)が正及び負磁気シアプラズマで観測されている。十分加熱パワーが大きいとき、ITB事象はqminが有理数でも非有理数でも発生する。このとき電子温度とイオン温度の時間空間変動は類似しており、電子とイオンの輸送機構が同様であることが示唆された。負磁気シアモードにおいてqminが3を通過するとき、改善と劣化の周期的ITB事象の後に強いITBが形成されるのを見いだした。低パワーのときのITB事象はqminが有理数のときにのみ観測された。弱い負磁気シア放電において、イオン温度の上昇がよく観測されているが、qmin=3.5のときに急激な電子温度上昇があるのを見いだした。低パワーのときに見られる電子温度とイオン温度の挙動の相違は、電子とイオンの輸送の非連携性を示唆している。

論文

Role of low order rational ${it q}$-values in the ITB events in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 林 伸彦; 諫山 明彦; 白井 浩; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 鈴木 隆博

Nuclear Fusion, 44(9), p.945 - 953, 2004/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:53.49(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UやJETの正磁気シア放電において${it q}$=2,3面で内部輸送障壁(ITB)が形成されることが知られている。JT-60Uの負磁気シアプラズマにおける最小${it q}$が3.5, 3, 2.5, 2のときのITB形成への影響はわかっていない。この論文では、JT-60Uの正と負磁気シアプラズマ中のITB事象に対する有理数${it q}$値の影響を調べる。十分大きいNBI加熱(1.2-1.5MA/3.8Tで${it P}$$$_{nbi}$$$$>$$8MW)では、${it q}$$$_{min}$$が有理数,非有理数のどちらでもITB事象が観測された。電子とイオン温度の空間的時間的挙動はよく似ており、電子とイオンの熱輸送が同じ機構であることが示唆される。${it P}$$$_{nbi}$$=8MWの負磁気シアHモードにおいて${it q}$$$_{min}$$が3を通過するとき、周期的に改善と劣化を繰り返すITB事象に続いて、より強いITBが形成された。小さい加熱パワーでは、ITB事象は${it q}$$$_{min}$$が有理数のときだけ観測された。弱負磁気シアで${it P}$$$_{nbi}$$=4MWの放電において、電子温度の突発的上昇が${it q}$$$_{min}$$=3.5で起きた。一方イオン温度の上昇はもっと頻繁に起きている。低パワーにおける電子とイオン温度の応答に差異があることから、それらの輸送は結合していないことが示唆される。

論文

Instantaneous correlation between ELM-like MHD activity and abrupt non-local reduction of transport at internal transport barrier formation in JT-60U high-$$beta$$$$_{p}$$ plasmas

Neudatchin, S.*; 滝塚 知典; 林 伸彦; 諫山 明彦; 白井 浩; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 伊藤 公孝*; 三浦 幸俊

プラズマ・核融合学会誌, 79(12), p.1218 - 1220, 2003/12

JT-60U高ポロイダルベータプラズマにおいて新しい型の周辺と中心との同時的相互作用を見つけた。中心プラズマの電子の熱束の時間的に速く空間的に広い減少(ITB事象と呼ばれている)がELMの開始とミリ秒の時間スケールで相関して起きる。ELM様MHD活動を誘起することで即時的非局所的な内部輸送障壁形成の制御に関してこの結果はヒントを与えた。

論文

Dynamics and interplay of L-H-L transitions and ITB events in reversed shear plasmas with internal barrieres in JT-60U

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 鈴木 隆博; 竹治 智

Plasma Physics and Controlled Fusion, 44(5A), p.A383 - A389, 2002/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:59.1(Physics, Fluids & Plasmas)

内部輸送障壁近傍の熱拡散係数が急激に変動する現象、ITB事象、がJT-60中の負磁気シアプラズマにおいて観測されており、この現象の解析を進めてきた。ここでは、プラズマ周辺で起こるL-H-L遷移とほぼ同時に発生するITB事象について、その動的挙動とL-H-L遷移との相互作用を記述する。H-L遷移により、弱いITBの領域でほぼ同時的に劣化ITB事象が発生し熱拡散係数が増加する。Lモード期間中に改善ITB事象が発生し熱拡散係数が減少し強いITBが形成される。L-H遷移により、同時的に劣化ITB事象が発生し、負磁気シア領域まで熱拡散係数を増加させる。その後のHモード期間中に、再びITBが改善される場合もある。

報告書

Dynamic behavior of transport in normal and reversed shear plasmas with internal barriers in JT-60U

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 小出 芳彦; Dnestrovskij, Y. N.*

JAERI-Research 2001-056, 32 Pages, 2001/12

JAERI-Research-2001-056.pdf:1.31MB

JT-60U中の内部輸送障壁(ITB)を持つ正及び負磁気シアプラズマ中の速い時間スケールとゆっくりした時間スケールの時間発展を調べた。弱いITBにおいて時間的に急激で空間的に広がりのある変動が、電子とイオンの熱拡散係数$$chi$$に生じる。強いITBを持つ負磁気シア(RS)プラズマ中では、$$chi$$の変動はITBの足部近傍に局在化する。さまざまなRSプラズマにおいて、安全係数がほぼ最小になるところで熱流束の変動が最大となる。$$chi$$の急変及び鋸歯的崩壊によって誘起される熱パルス伝搬を解析し、強いITB領域内では$$chi$$の値は小さく熱ピンチはないことを確かめた。また、ELMで引き起こされるH-L遷移時とその回後のL-H遷移時の$$chi$$の急激変動は、RSプラズマの弱いITB領域より内側の負シア領域にわたって非局在的に起きる。

論文

Analysis of internal transport barrier heat diffusivity from heat pulse propagation induced by ITB event in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 小出 芳彦; 鎌田 裕

Plasma Physics and Controlled Fusion, 43(5), p.661 - 675, 2001/05

 被引用回数:8 パーセンタイル:70.81(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの負磁気シアプラズマにおいて、内部輸送障壁(ITB)近傍で、時間的に急激で空間的に幅広い領域にわたる熱拡散係数の変動、「ITBイベント」、が発生する。このITBイベントによる温度の揺動が熱パルス伝播の源になることを見いだした。内部輸送障壁内の電子の熱パルス伝播を解析し、電子の熱拡散係数がほぼ0.1m$$^{2}$$/sという小さな値になっていることを示した。イオンの熱パルス伝播の解析により、イオンの熱拡散係数も同様に小さくなっていることを示した。さらに重要な点として、熱ピンチが存在しないことを明らかにした。

論文

Dynamic behavior of transport in normal and reversed shear plasmas with internal barriers in JT-60U

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; Dnestrovskij, Y. N.*; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 小出 芳彦

Proceedings of IAEA 18th Fusion Energy Conference (CD-ROM), 5 Pages, 2001/00

JT-60U中の正磁気シアと負磁気シアのプラズマにおいて、内部障壁と輸送の動的挙動を調べた。その挙動は、各種の速い現象と緩やかな現象の組み合わせから成る。時間的に急速で空間的に巾広い(小半径の30%程度)範囲に亘る、電子とイオンの熱拡散係数の変動が、正シア及び負シアプラズマ中の内部障壁近傍で発生することを明らかにした。この急激な熱拡散係数変動に伴う、内部障壁内の熱パルス伝播を解析することにより、内向きと外向きの伝播ともに拡散的であることを確認し、その拡散係数の値は非常に小さくなっていることを明らかにした。負磁気シアプラズマにおいて、ELMにより誘起されるL-H遷移があるとき、プラズマ周辺の変動が瞬時に内部障壁まで影響を及ぼし急激な熱拡散係数の変動をもたらすことを見いだした。

報告書

Analysis of internal transport barrier heat diffusivity from heat pulse propagation created by abrupt variation of diffusivity in JT-60U reverse shear plasmas

Neudatchin, S. V.; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 小出 芳彦; 鎌田 裕

JAERI-Research 99-063, p.38 - 0, 1999/11

JAERI-Research-99-063.pdf:1.7MB

JT-60U中の負磁気シアプラズマにおいて、熱パルス伝搬の新しい発生源を発見した。熱拡散係数の急激な変動(事象)が熱パルス伝搬を引き起こす。この事象により急激な電子温度上昇(~20keV/s)が局所的(~4cm)に発生すると、その後時間が進むに従って、上昇した温度の変動が内部輸送障壁領域をゆっくりと拡散的に拡がっていく。この熱パルス伝搬を解析的・数値的に研究した。約8cm幅の領域において、電子の熱拡散係数は、約0.1m$$^{2}$$/sと小さくなっていることがわかった。この領域は磁気シアが正になっているところまで含んでいる。イオンの熱パルス伝搬も解析し、イオン熱拡散係数も電子と同様に小さくなっていることを示した。さらに、内部輸送障壁領域中には電子もイオンもともに熱ピンチは存在しないことを明らかにした。

論文

Abrupt in time and wide in space variations of heat diffusivity during ITB formation in JT-60U reverse shear discharges

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 伊世井 宣明; 諫山 明彦; 小出 芳彦; 鎌田 裕

Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(10), p.L39 - L47, 1999/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:45.61(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの負磁気シア放電における内部輸送障壁(ITB)の時間的空間的発展について調べた。ITBの発展は、短時間スケールの現象と長時間スケールの現象との組み合わせから成る。短時間スケールの現象は、電子温度の上昇と下降が、温度不変の領域をはさんだ2領域に同時的(数ms以内)に発生する形で観測される。温度不変領域は安全係数の極少位置近傍にある。この現象は、電子熱拡散係数の時間的に急激な減少の結果である。その現象領域は空間的に広く(プラズマ半径のほぼ0.3)、電子温度の下降領域まで拡がっている。

論文

Analysis of convective heat losses in JT-60U neutral beam injection experiments

Polevoi, A. R.*; Neudatchin, S.*; 白井 浩; 滝塚 知典

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 37(2), p.671 - 677, 1998/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.44(Physics, Applied)

トカマク等の磁場閉じ込め核融合装置では、加熱パワーは対流熱損失、伝導熱損失及び放射損失によって失われる。この内放射損失はプラズマ外に設置したボロメータによって測定できるが、対流熱損失と伝導熱損失は実験的に分離されていなかった。本研究では中性粒子入射加熱(NBI加熱)停止直後にプラズマへの粒子補給が停止することに伴う、電子密度の減少と電子温度の上昇に着目し、実験データから対流熱損失を評価する手法を初めて開発した。この手法をJT-60Uプラズマに適用し、エネルギー閉じ込めの良好な高$$beta$$$$_{p}$$Hモードプラズマでは、プラズマ中心領域におけるエネルギー損失の50%以上が対流熱損失によって失われることを明らかにした。

報告書

Analysis of space-time structure of internal transport barrier in JT-60U

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 白井 浩; 藤田 隆明; 竹治 智; 伊世井 宣明; 鎌田 裕

JAERI-Research 97-052, 27 Pages, 1997/08

JAERI-Research-97-052.pdf:1.1MB

JT-60U中の負磁気シアプラズマと通常磁気シアプラズマにおける内部輸送障壁の構造の特性を調べた。負磁気シアプラズマがプログラム化運動する時、電子温度とイオン温度の急峻な構造を測定した。プラズマ中心側と比べて内部輸送障壁では電子熱拡散係数が1/10になっている。電子温度とイオン温度に対する内部輸送障壁の位置は互いに少し異なっている。通常磁気シアの高$$beta$$$$_{p}$$プラズマにおけるBLM(障壁局在モード)誘起LH遷移とHL逆遷移について調べた。BLMは内部輸送障壁領域の電子温度分布を急に緩和するが、改善輸送の性質を劣化させない。HL逆遷移は、内部輸送障壁の輸送を同時に劣化させ、電子熱拡散係数の跳びはほば1m$$^{2}$$/sとなる。内部輸送障壁の急峻構造を測定するための新しい実験手法を提案した。

論文

Analysis of transient transport processes on JT-60U tokamak

Neudatchin, S. V.*; 白井 浩; 滝塚 知典; 藤田 隆明; 竹治 智; 伊世井 宣明; 石田 真一; 鎌田 裕

Proc. of 24th European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, 21A, p.497 - 500, 1997/00

JT-60Uの通常磁気シア及び反転磁気シアプラズマにおける内部輸送障壁(ITB)形成時の局所熱輸送解析を行った。ITBの幅は狭いため、ITB内部には電子温度及びイオン温度の測定点が1ないし2点しか存在しない。このためITB内部の熱拡散係数Xの評価は大きな誤差を伴っていた。本研究では、プラズマを主半径方向に時間とともに移動させる際の、温度測定点がITBを横切る移動に着目したXの評価法を確立し、ITB内部のXは外部領域の1/10程度であることを明らかにした。またITBの境界の位置を従来より精度よく同定した。

論文

Time behavior of heat diffusivity during L-H-L transitions in JT-60U

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 白井 浩; 伊世井 宣明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 佐藤 正泰; 安積 正史

Japanese Journal of Applied Physics, 35(6A), p.3595 - 3602, 1996/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:56.24(Physics, Applied)

JT-60Uの主に高磁場放電(B$$_{t}$$~4T)におけるL-H-L遷移について解析を行った。L-H-L遷移時に、プラズマの広い領域に亙り同時的な電子温度T$$_{e}$$の応答が観測された。このT$$_{e}$$の時間変化は、プラズマの広い領域に亙る電子熱拡散係数の速い跳び$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$に因るものである。この$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$の絶対値0.5m$$^{2}$$/s$$<$$|$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$|$$<$$1m$$^{2}$$/sを求めた。この値は通常半径方向に大きくなっている。イオン温度の同時的な応答がT$$_{e}$$の応答と同様であることも観測した。イオン熱拡散係数の跳び$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$もまた$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$と同様の値である。弱磁場放電(B$$_{t}$$~2.5)においては|$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$|は2m$$^{2}$$/sまで大きくなっている。これらの$$delta$$$$chi$$の値は、遷移前後のエネルギー閉じ込め時間の変化と矛盾しない。

報告書

Time behavior of heat diffusivity during L-H-L transitions in JT-60U

Neudatchin, S. V.*; 滝塚 知典; 白井 浩; 伊世井 宣明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 佐藤 正泰; 安積 正史

JAERI-Research 95-060, 31 Pages, 1995/09

JAERI-Research-95-060.pdf:1.07MB

JT-60Uの主に高磁場放電(Bt=4T)におけるL-H-L遷移についての解析を行った。L-H-L遷移時にプラズマの広い領域に亘る同時的な電子温度Teとイオン温度Tiの応答が観測された。このTeとTiの時間変化は、広い領域に亘る電子とイオンの熱拡散係数の速い跳び、$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$及び$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$、に因るものである。$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$の絶対値、0.5m$$^{2}$$/s$$<$$|$$delta$$$$chi$$|$$<$$1m$$^{2}$$/sを求めた。これらは通常、半径方向に増大する。弱磁場放電(Bt=2.5T)において|$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$|は2m$$^{2}$$/sまで大きくなっている。これらの$$delta$$$$chi$$の値は、遷移前後のエネルギー閉じ込め時間の変化と矛盾しない。$$delta$$$$chi$$$$_{i}$$は磁場または電流に対し1/Btまたは1/Ipのような反対的依存性をしている。一方$$delta$$$$chi$$$$_{e}$$はBtまたはIpに弱くしか依存しない。これらのIp依存性はJT-60UのLモードプラズマのパワーバランス解析の結果と定性的に一致している。

論文

The time behavior of the heat conductivity during L-H-L transitions in JT-60U

Neudatchin, S. V.*; 白井 浩; 滝塚 知典; 伊世井 宣明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; Muir, D. G.*; 佐藤 正泰; 安積 正史

Europhysics Conference Abstracts, 19C(Part3), p.029 - 032, 1995/00

JT-60Uプラズマにおいて、LモードとHモードとの間を遷移する際の電子及びイオンの熱拡散係数の変化$$delta$$$$chi$$e及び$$delta$$$$chi$$iの空間分布を、電子温度Teとイオン温度Tiの時間変化から解析いた。トロイダル磁場Btが4Tの高イオン温度Hモードプラズマにおいて、プラズマ中心付近のイオン温度が十分高くなった($$>$$20keV)際のL-HまたはL-H遷移において、エネルギー閉じ込め時間$$tau$$$$_{E}$$の1/20~1/40程度の短時間で0.2$$<$$r/a$$<$$0.9の領域にわたりほぼ同時にTeとTiの増加または減少が始まり、$$chi$$は瞬時に変化する。これは、L-HまたはH-L遷移による閉じ込め特性の変化が$$tau$$$$_{E}$$の時間スケールで起こるという従来の物理的描像を刷新するものである。L-HまたはH-L遷移時の$$delta$$$$chi$$eは0.75m$$^{2}$$/s程度であり、プラズマ小半径方向に増加する。Bt=4Tでは$$delta$$$$chi$$i~$$delta$$$$chi$$eであり、$$delta$$$$chi$$iはBtの減少時に増加する傾向が見られた。

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