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

http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2006/html/node63.htm#16293

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0.30.7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。

Role of low order rational -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

https://doi.org/10.1088/0029-5515/44/9/002

JT-60UやJETの正磁気シア放電において=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値の影響を調べる。十分大きいNBI加熱(1.2-1.5MA/3.8Tで8MW)では、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。=8MWの負磁気シアHモードにおいてが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事象はが有理数のときだけ観測された。弱負磁気シアで=4MWの放電において、電子温度の突発的上昇が=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。

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

https://doi.org/10.1088/0741-3335/44/5A/341

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。

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

https://doi.org/10.1088/0741-3335/43/5/303

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/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。

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/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。

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

https://doi.org/10.1143/JJAP.37.671

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。

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。

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、及び、に因るものである。との絶対値、0.5m/s||1m/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||は2m/sまで大きくなっている。これらのの値は、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。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。