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河村 和廣; 小出 学*; 松下 和正*
日本原子力学会和文論文誌, 13(1), p.27 - 33, 2014/03
本報では、模擬高レベルガラス固化体を対象としてガラス転移温度領域の高温側と低温側との粘度の温度依存性を測定することにより、粘度の対数値と温度の逆数からなる直線式、活性化エネルギー値を求め、さらに低温側の活性化エネルギー値が、高温側の0.1倍であることを明らかにした。従来ガラスの粘度の温度依存性は、Mazurinらによる一般ガラスを対象に測定したガラス転移温度領域の低温側の活性化エネルギー値が、高温側の0.5倍になるという結果が報告されていたが、その数値はガラス転移温度領域以下の温度における高レベルガラス固化体の長期結晶化時間を評価するのに適さないことがわかった。また結晶化度およびガラス溶解速度が最も大きい結晶化温度と時間(640
C, 10,000時間)を求め、粘度の温度依存式と合せて長期結晶化時間式を得た。その結果をもとに、長期結晶化時間の温度依存性を評価し、想定されている地層処分時の設計最高温度以上(150C)で保持しても十分な長期安定性をもつことを明らかにした。
松永 剛; 武智 学; 相羽 信行; 栗田 源一; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 大山 直幸; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.051_1 - 051_7, 2009/11
将来の核融合炉において、経済性の高い高核融合出力を得るためには高圧力プラズマを定常に維持する必要がある。しかしながらこのようなプラズマでは、抵抗性壁モード(RWM)が発生し到達
値を制限すると危惧されている。一方、このモードの安定化にプラズマ回転が重要であることが理論的に予想されている。JT-60ではプラズマ回転を制御することで、RWMの安定化に必要なプラズマ回転の閾値を実験的に明らかにした。この実験により、この閾値が従来の予測値の約15%程度であることがわかり、また閾値の依存性が小さいことから、理想壁限界値まで値を到達可能なことが明らかとなった。本論文では、JT-60において実施されたプラズマ回転によるRWM安定化実験の詳細及び、線形MHD安定性コード(MARG2D)の結果との比較などについて報告する。
坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 相羽 信行; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 篠原 孝司; 吉田 麻衣子; 武智 学; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095017_1 - 095017_8, 2009/09
被引用回数：31 パーセンタイル：74.06(Physics, Fluids & Plasmas)ITER定常運転や定常核融合炉を目指した炉心プラズマ開発には、7要素(閉じ込め,規格化ベータ値,自発電流割合,非誘導電流駆動割合,燃料純度,放射損失割合,規格化密度)を、バランスよく同時に高めた総合性能プラズマをITERや核融合炉で想定される条件(低運動量入力,電子温度,イオン温度,安全係数
5)で実証する必要がある。特に、経済的に優れた定常核融合炉のためには、自発電流割合と規格化ベータ値を同時に高めることが主要課題の一つである。JT-60Uでは、MHD不安定性の導体壁による安定化効果を利用して、高自発電流割合を持つ負磁気シアプラズマの高ベータ化に取り組んだ。その結果、規格化ベータ値2.7(従来の1.5倍)とともに9割の自発電流割合を得た。さらに、ITERの定常運転シナリオに匹敵する高総合性能プラズマを、ITERや核融合炉で想定される条件下で生成した。
坂本 宜照; 竹永 秀信; 藤田 隆明; 井手 俊介; 鈴木 隆博; 武智 学; 鎌田 裕; 大山 直幸; 諌山 明彦; 小出 芳彦; et al.
Nuclear Fusion, 47(11), p.1506 - 1511, 2007/11
被引用回数：7 パーセンタイル：25.84(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいて、電流分布と圧力分布が相互に強く関連する自律系として特徴付けられる高自発電流割合プラズマの制御性について調べた。回転分布制御により圧力分布を制御したときにダイナミックな電流分布の変化が観測された。この電流分布の変化は自発電流割合が高いほど顕著である。また、中性粒子ビームによる周辺部電流駆動に対する高自発電流割合プラズマの応答を調べた結果、全電流分布と周辺部駆動電流分布のピークの位置の差異に起因して、安全係数の極小値の位置が変化するとともに内部輸送障壁の位置が変化し、周辺部電流駆動による高自発電流割合プラズマの制御性を示した。さらに、電子サイクロトロン波による電流駆動を電流ホールのない負磁気シアプラズマに行ったところ、内部輸送障壁構造の大きな変化なしに、中心領域の電流分布を弱磁気シアまで大きく制御できることがわかった。
大山 直幸; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 井手 俊介; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 武智 学; et al.
Nuclear Fusion, 47(7), p.689 - 697, 2007/07
被引用回数：15 パーセンタイル：45.18(Physics, Fluids & Plasmas)フェライト鋼を設置することによって、高速イオンのリップル損失が1/2から1/3に低減した。同じ入射パワーに対して吸収パワーが増加するため、あるプラズマ圧力を維持するために必要なNBIユニット数を減らすことができた。その結果、低いリサイクリングと周辺密度を長時間維持できるようになり、中心にピークした圧力分布を維持するために重要な周辺部の温度を高く維持することができた。さらに、外部からのトルク入力の自由度を増やすことができた結果、プラズマ電流と同方向に回転するプラズマが得られるようになり、電子系の内部輸送障壁の性能が向上した。これらの利点を活用し、高い規格化ベータ値と高い熱化プラズマの閉じ込め改善度の維持時間を伸長することができた。閉じ込め改善度が1程度で規格化ベータ値が2.3以上の放電を、電流拡散時間の12倍程度である23.1秒間維持した。このとき得られた閉じ込め改善度と規格化ベータ値の積は、ITERの標準運転シナリオを超える2.2を上回っており、ITERの長時間運転モードとして提案されているハイブリッド運転モードとして適用することが可能である。
大山 直幸; 鎌田 裕; 諌山 明彦; 浦野 創; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 武智 学; 朝倉 伸幸; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 49(3), p.249 - 259, 2007/03
被引用回数：32 パーセンタイル：71.26(Physics, Fluids & Plasmas)ダイバータ板への熱負荷が少ないgrassy ELMが出やすい三角度と安全係数が高いプラズマにおいて、接線入射と垂直入射のNBIの組合せを変更することでトロイダル回転やポロイダルベータ値を変化させた場合のELM特性の変化を系統的に観測した。プラズマ電流と同じ向きのプラズマ回転が減少し、反対向きの回転が増加するに連れて、ELMの周波数が増加することがわかった。また、この傾向はポロイダルベータ値に依存しない。特筆すべきは、プラズマのトロイダル回転がほとんどない場合でも、ELM周波数が400Hz程度に増加することが明らかになった点である。なお、これら一連の実験において、ペデスタル圧力に劣化は見られていない。
大山 直幸; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 井手 俊介; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 武智 学; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
フェライト鋼を設置しトロイダル磁場リップルを低減したJT-60Uにおいて、長時間のELMy Hモード放電の閉じ込め性能を改善することができた。加熱用中性粒子ビームの損失低減による実効的な加熱パワーの増加とトロイダル回転の変化に伴う閉じ込め性能改善の結果、高い規格化ベータ値(
)と高いthermal成分の閉じ込め性能(
)の維持時間を伸張することができた。が1程度でが2.3以上の放電を安全係数が3.3程度のプラズマにおいて23.1秒間(電流拡散時間の12倍程度)維持した。このとき達成した
は2.2以上であり、ITERの標準運転シナリオでの値である1.8を上回っている。これらの放電は、ITERの長時間運転モードとして提案されているハイブリッド運転モードとして適用することが可能である。
武智 学; 松永 剛; 小関 隆久; 相羽 信行; 栗田 源一; 諌山 明彦; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 鎌田 裕; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
磁場によるブレーキングを用いずにNBIの運動量を換えることによりプラズマの回転を変えてRWMの起こるプラズマ回転を調べる初めての実験を行った。JT-60Uでは新しくフェライト鋼を導入することによりNBIの高速イオンのリップル損失を減らすことにより壁近くで自由境界限界を超える実験が可能となった。回転がない場合、自由境界限界付近でRWMが発生したが、回転が大きい場合には小さい場合に比べ高いベータを得ることが可能となった。これらの結果をプラズマの圧力及び回転,電流の分布を用いて理論予測との比較を行った。また、RWMの起こるプラズマ回転の閾値はこれまで他のトカマクでの報告の値より半分未満であった。
武智 学; 松永 剛; 相羽 信行; 藤田 隆明; 小関 隆久; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 栗田 源一; 諌山 明彦; 鎌田 裕; et al.
Physical Review Letters, 98(5), p.055002_1 - 055002_4, 2007/02
被引用回数：121 パーセンタイル：94.54(Physics, Multidisciplinary)抵抗性壁モード(RWM)を安定化させるために必要なプラズマ回転の最小値を接線中性粒子ビームによる外部からの運動量入力を用いてプラズマ回転を制御することにより調べた。観測された閾値はアルフヴェン速度の0.3%でこれまでの磁気ブレーキを用いた実験結果に比べて非常に小さい。この低い閾値は理想壁のある場合でのベータ限界付近までほとんどベータ依存性を持たない。これらの結果は将来の核融合炉のような小さな回転でしか回転しない大きなプラズマにおいて、RWMを安定化させるための帰還制御の性能の要求を大きく低減することを示唆している。
松永 剛; 武智 学; 栗田 源一; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 相羽 信行; 小関 隆久; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00
抵抗性壁モード(RWM)は自由境界限界値を超えた領域で発生し到達値を制限するため、このモードの安定化は高定常維持に向けて重要なテーマである。このモードの安定化にはプラズマと壁との距離又はプラズマ回転が重要であることが予想されている。JT-60Uにおいて導体壁の安定化効果を調べるために電流駆動RWMに対する壁距離スキャンを行い、壁をプラズマに近づけるとRWMの成長率が小さくなることを確認した。またプラズマ回転による安定化効果を調べるために、値を一定に制御しプラズマ回転のみを接線入射NBの組合せで変化させた実験を行い、q=2の有理面の回転が減速するとn=1のRWMが発生しプラズマ崩壊に到ることを観測した。これらの実験結果は、壁距離又はプラズマ回転がRWMの安定化に有効であることを示唆している。本会議ではこれらの実験の詳細な結果について発表する。
大山 直幸; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 竹永 秀信; 篠原 孝司; 櫻井 真治; 正木 圭; 神谷 健作; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00
トロイダル磁場リップル低減のため、JT-60Uではフェライト鋼を真空容器内に設置した。その結果、加熱用中性粒子ビームの損失低減やトロイダル回転分布の変化が観測されるとともに、改善閉じ込めモードの性能を大幅に向上することに成功した。リップル低減効果の大きい体積の大きな配位では周辺部輸送障壁の圧力が1015%上昇し、閉じ込め改善度も1015%上昇した。周辺部輸送障壁の幅と勾配をフェライト鋼設置前後で比較して見ると、幅が広くなるとともに勾配も大きくなっており、輸送とMHD安定性の両方が改善していることを示唆している。また、中性粒子ビームの損失低減による実効的な加熱パワーの増加とトロイダル回転の変化に伴う閉じ込め性能改善の結果、高い規格化ベータ値(
)と高いthermal成分の閉じ込め性能()の維持時間を伸張することができた。が1程度でが2.3以上の放電を
において23.1秒間(電流拡散時間の12倍程度)維持した。このとき達成した
は2.2以上であり、ITERの標準運転シナリオでの値である1.8を上回っている。
篠原 孝司; 櫻井 真治; 石川 正男; 小出 芳彦; 仲野 友英; 都筑 和泰; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; 浦野 創; 鈴木 優; et al.
no journal, ,
JT-60トカマクでは、定常・高ベータプラズマの研究開発を進めてきた。さらなる性能向上には、(1)壁安定化効果の利用,(2)実効加熱パワーの増大,(3)長時間にわたるRFによる電流分布制御の実現,(4)周辺部閉じ込め改善モード(Hモード)を制限していると考えられる高速イオンの損失による反プラズマ電流方向のプラズマ回転の抑制が重要である。これらの項目を実現する際に高速イオンの閉じ込めが問題(例えば、トロイダル磁場リップルの比較的大きい大体積配位の利用での高速イオンの損失)となり、その改善が重要である。そこでトロイダル磁場リップルを低減することで高速イオンの損失を低減することを目的として強磁性体であるフェライト鋼の設置を行った。本講演では、フェライト鋼導入の概要と初期実験結果を報告する。
松永 剛; 武智 学; 諌山 明彦; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 吉田 麻衣子; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 小関 隆久; 栗田 源一
no journal, ,
自由境界限界値を超えた領域でプラズマを維持するには、壁の安定化効果により理想MHDモードを安定化する必要があるが、壁の有限抵抗により壁の沁み込み時間程度で成長する抵抗性壁モードが発生する。このモードの安定化にプラズマ回転が重要であることが予想されている。本講演では、大型トカマク装置JT-60Uにおける抵抗性壁モードのプラズマ回転による安定化効果について報告する。
松永 剛; 武智 学; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 相羽 信行; 栗田 源一; 小関 隆久; JT-60チーム
no journal, ,
理想MHD不安定性はプラズマを導体壁で囲むことにより、壁形状や有限抵抗で決まるL/R時間(数ms)程度のゆっくりと成長する抵抗性壁モード(RWM)となる。このモードの安定化は自由境界限界値を超えた領域でのプラズマ維持に繋がり重要である。このモードの安定化にプラズマ回転が重要であることが予想されている。これまでJT-60Uにおいてプラズマ回転のみを減速させていくとRWMが不安定になることが観測されており、これはプラズマ回転がRWMを安定化していることを示唆している。本講演では、JT-60Uにおけるプラズマ回転によるRWM安定化実験について報告する。
プラズマの長時間維持大山 直幸; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 井手 俊介; 仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 武智 学; et al.
no journal, ,
フェライト鋼を設置しトロイダル磁場リップルを低減したJT-60において、長時間のELMy Hモード放電の閉じ込め性能を改善することができた。加熱用中性粒子ビームの損失低減による実効的な加熱パワーの増加とトロイダル回転の変化に伴う閉じ込め性能改善の結果、ITERの標準運転シナリオを超える高い規格化ベータ値と高い熱化成分の閉じ込め性能の維持時間を23.1秒(電流拡散時間の12倍程度)に伸張することができた。これらの放電は、ITERにおける長時間運転モードとして提案されているハイブリッド運転モードとして適用することが可能である。
武智 学; 松永 剛; 小関 隆久; 相羽 信行; 栗田 源一; 諌山 明彦; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 鎌田 裕; et al.
no journal, ,
RWMの安定化にはプラズマ回転によるものと磁場のフィードバック制御によるものがある。しかしながら、ITERなどの大型装置ではプラズマ回転はほとんど期待できない。このためプラズマ回転の無い場合におけるRWMの特性を調べる必要がある。JT-60Uではフェライト鋼の導入によりトロイダル磁場リップルが減少し、高速イオンのリップル損失が減少した。これによってRWM安定化に必要な大体積配位(
)においては実効的なNBIの加熱入力が約30%増え、およそ3.5MWの増加となる。これまでに壁に近い配位で自由境界限界程度のプラズマ圧力を得ているが、これによって自由境界を超えるRWM実験が可能となった。JT-60Uではこれまで内部インダクタンス
の低い負磁気シア放電でRWM研究を行ってきたが、本研究ではより高ベータでのRWMの特性を調べるため壁に近い配位(
1.2)で比較的の高い低磁気シア放電において実験を行ったところ、
3.8を得た。これは理想壁安定性限界で制限されている。さらに
を下げずに周辺の電流を減らしたところ4.2を得た。これは4を超え5に迫る結果となっている。
浦崎 永詩*; 武智 学; 松永 剛; 諌山 明彦; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 筒井 広明*; 飯尾 俊二*; 嶋田 隆一*; et al.
no journal, ,
強い内部輸送障壁を有する負磁気シア放電は、閉じ込めの良さや大きな自発電流を持つ点から定常的な核融合発電の運転において期待されている。しかし、負磁気シアプラズマはn=1理想キンクバルーニングモードなどのベータ限界を規定する不安定性を持ち、これを越える運転を行うとディスラプションを起こす。しかし、上記のモードでは安定であるはずの低い規格化ベータ値においてもしばしばディスラプションを起こす。この際、ECE計測によってディスラプション発生直前に不安定性が原因と思われる電子温度揺動などを観測しており、これが抵抗性不安定性の一つであるダブルテアリングモードによるものである可能性を検証するために、正確なMSE計測が可能である高磁場(4T)の放電を対象として、電子温度の時間発展から磁気島の同定を試みた。また、このディスラプション発生時の半径方向の安全係数の最小値の位置と内部輸送障壁の位置との相互関係などを調べ、MHD不安定性の安定性を調べた。
松永 剛; 武智 学; 相羽 信行; 栗田 源一; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 小関 隆久; et al.
no journal, ,
高ベータプラズマの定常維持に向けて、その性能を制限する抵抗性壁モード(RWM)の安定化は核融合炉を目指すうえで重要なテーマである。このRWMの成長率はプラズマと導体壁との距離、又はプラズマと導体壁との相対速度によって決定される。これまでJT-60Uにおいて、n=1のRWMの発生を確認しその成長率のプラズマと壁距離の依存性の詳細を明らかにした。また、これまで予想されていたプラズマ回転より低回転で、RWMが安定化されることを世界で初めて実験的に明らかにした。本講演では、これまでのJT-60UにおけるRWM研究の成果と今後の実験プランについて報告する。
坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 相羽 信行; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 篠原 孝司; 吉田 麻衣子; 武智 学; et al.
no journal, ,
トカマク型定常核融合炉では、所内循環電力を低減するために自発電流割合を高める必要がある。JT-60では、高自発電流割合75%を有する負磁気シアプラズマを長時間維持することに成功していたが、低いベータ限界(規格化ベータ値2以下)のために、その運転領域は高い安全係数の領域(q95が8以上)に限られていた。今回、導体壁によるMHD不安定性の安定化効果を利用して規格化ベータ値2.7を達成し、核融合炉で想定されるq95=5の領域で高自発電流割合90%を有する負磁気シアプラズマを生成することに成功した。さらに、核融合炉で想定される高規格化密度,低運動量入力,電子温度,イオン温度の運転条件下で高い閉じ込め性能が得られた。また、ITERの定常運転シナリオの主要な規格化パラメータを同時に満足する高い総合性能を達成した。
Si
O
Do, Thi Mai Dung*; Ngarayana, I.*; Nguyen, H. D.*; 村上 健太*; 末松 久幸*; 小出 学*; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 逢坂 正彦
no journal, ,
福島の廃炉作業において、構造材表面に付着した放射性セシウムが問題となっており、ステンレス鋼に付着したセシウムについては、ケイ素と反応して水に溶けにくいCsSiOが生成すると考えられている。しかし、このような化学吸着挙動については、まだよくわかっていない。そのため、CsSiOを合成し、X線回折装置や元素分析機能付き透過型電子顕微鏡等を用いて、その化学的安定性等を明らかにするために必要となるCsSiOの結晶構造などを調べた。
