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竹永 秀信; 久保 博孝; 末岡 通治; 川俣 陽一; 吉田 麻衣子; 小林 進二*; 坂本 宜照; 飯尾 俊二*; 下村 浩司*; 市毛 尚志; et al.
Nuclear Fusion, 48(3), p.035011_1 - 035011_6, 2008/03
被引用回数：3 パーセンタイル：13.2(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、DT核融合反応率の温度依存性を考慮した燃焼模擬実験手法を開発してきた。ここでは、密度とイオン温度の実時間計測値を用いてアルファ加熱模擬用の加熱パワーを計算している。核融合炉での燃料密度制御による燃焼制御性を解明するために、模擬外部加熱パワー一定のもとでの模擬核融合増倍率の密度に対する応答を調べた。イオン温度10
20keVでの温度依存性に相当するイオン温度の2乗に比例する核融合反応率を仮定した場合には、密度の2乗より強い模擬核融合増倍率の密度依存性を観測した。1.5次元輸送コードの解析により、この強い密度依存性は閉じ込め特性の変化と圧力分布の変化により引き起こされていることを明らかにした。一方、イオン温度40100keVでの温度依存性に相当するイオン温度に依存しない核融合反応率を仮定した場合には、閉じ込め特性の変化や圧力分布の変化によらず模擬核融合増倍率は密度の2乗に比例した。
下村 浩司*; 竹永 秀信; 筒井 広明*; 三又 秀行*; 飯尾 俊二*; 三浦 幸俊; 谷 啓二; 久保 博孝; 坂本 宜照; 平塚 一; et al.
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.953 - 960, 2007/10
被引用回数：3 パーセンタイル：25.51(Nuclear Science & Technology)燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、JT-60Uにおいて自己加熱模擬用と外部加熱模擬用の2つのNBグループを用いた燃焼制御模擬実験を行った。自己加熱模擬用では、中性子発生率に比例して加熱パワーを入射した。外部加熱模擬用では、蓄積エネルギー帰還制御を適用した。ELMy Hモード及び負磁気シアプラズマとも、自己加熱模擬用NBパワーが増加した場合には、外部加熱模擬用NBパワーが減少することにより蓄積エネルギーは一定に維持された。しかしながら、負磁気シアプラズマでは、ELMy Hモードプラズマと比べて外部加熱模擬用NBパワーの変動は大きく、制御裕度を大きくとる必要がある。両プラズマでの違いの原因を明らかにするために、非定常輸送解析コードTOPICSに燃焼制御模擬ロジックを組み込んだ。実験データから評価された実効的な粒子拡散係数と熱拡散係数を用いて計算を行った結果、負磁気シアプラズマで外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは再現できなかった。また、熱拡散係数が温度依存性を持つと仮定した場合でも、外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは観測されなかった。拡散係数の違い及びその温度依存性では両プラズマでの実験結果の違いを説明できないと考えられる。
竹永 秀信; 久保 博孝; 坂本 宜照; 吉田 麻衣子; 平塚 一; 市毛 尚志; 末岡 通治; 川俣 陽一; 三浦 幸俊; 飯尾 俊二*; et al.
no journal, ,
JT-60Uにおいて、燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、燃焼模擬実験による燃焼制御の研究を行った。DT核融合反応係数の温度依存性を考慮するために、電子密度(n
)及びイオン温度(T
)の実時間計測値から自己加熱パワーを計算するロジックを開発した。ここでは、自己加熱パワーは、P
=n
x f(T)で計算される。fはDT核融合反応係数の温度依存性を考慮するための関数である。同ロジックを用いて、NB加熱開始時の密度上昇とガスパフによる密度上昇に対するELMy Hモードプラズマの応答特性を調べた。f
T
と仮定した場合の依存性はイオン温度10-20keV程度でのDT核融合反応係数に相当し、fT
と仮定した場合の依存性はイオン温度40-100keV程度に相当する。前者では、ロジック適用後、密度及びイオン温度の上昇と自己加熱パワーの増加のループにより、入射可能NBユニット数の上限に達した。その後、閉じ込め劣化により温度が減少している。ガスパフを行った場合は、密度は若干上昇したが閉じ込め劣化によりイオン温度が密度の上昇より大きく低下し、自己加熱模擬用NBパワーは減少を始めた。その後、加熱パワーと温度の減少にループが観測された。一方、後者ではNB加熱と密度の相関が弱いために、上記のようなループは観測されない。このように、異なるDT核融合反応係数のイオン温度依存性に対して、異なる応答特性を示すことを明らかにした。
下村 浩司*; 竹永 秀信; 筒井 広明*; 三又 秀行*; 飯尾 俊二*; 三浦 幸俊; 谷 啓二; 久保 博孝; 平塚 一; 市毛 尚志; et al.
no journal, ,
JT-60Uにおいて、燃焼プラズマの制御性を調べるため、中性粒子ビーム加熱をDD中性子発生率に比例した自己加熱模擬グループと帰還制御により蓄積エネルギーを一定に保つ外部加熱模擬グループに分けたロジックを適用した。核融合出力Q10-30程度の燃焼プラズマの自律性をELMy Hモード及び内部輸送障壁(ITB)を有する負磁気シアプラズマにおいて模擬した場合に、同ロジックによる燃焼制御が可能であることを明らかにした。しかしながら、負磁気シアプラズマでは外部加熱模擬ユニットに激しい変動が起こった。これは実際のDT炉でITBを有する負磁気シアプラズマを適用した場合の難制御性を示していると考えられる。この物理的要因を解明するため、1.5次元輸送解析による数値シミュレーションを行った。熱拡散係数にさまざまな物理的依存性を与え、観測された波形とシミュレーション波形を比較した。その結果、プラズマ蓄積エネルギーを一定に保つために必要な外部加熱模擬グループパワーの変動は、温度や密度,密度勾配などに依存した熱拡散係数の遅い変化では再現できないことがわかった。実験結果を再現するためには、加熱パワーに依存した熱拡散係数の早い変化が必要であることを明らかにした。
