Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 小林 進二*; 井手 俊介; 諫山 明彦; 梶原 健
Fusion Science and Technology, 67(4), p.693 - 704, 2015/05
被引用回数：10 パーセンタイル：64.63(Nuclear Science & Technology)一般に、超伝導トカマクは常伝導トカマクに比べ印加可能なループ電圧が低いため、第一壁の状況によってはプラズマ着火が困難になる可能性がある。超伝導トカマクJT-60SAにおいても同様の状況であることから、プラズマ着火が行える条件を明らかにする必要がある。以前、著者らは、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)によるプラズマ着火に関する0次元モデルによる解析を行った。今回、ECRHパワーの吸収効率や、小半径方向の分布を考慮に入れた1次元モデルを開発した。このモデルの解析では電子および水素原子密度、電子およびイオン温度、プラズマ電流の時間発展に関する拡散型の連立偏微分方程式を解いている。解析の結果、初期中性粒子密度が3.0
10
m
、誤差磁場が1mT、炭素・酸素不純物密度が電子密度に対してそれぞれ0.1%のとき、着火に必要なECRHパワーはおよそ1MW程度であり、JT-60SAの運転初期に装備されるECRHパワーの範囲内であることがわかった。また、着火に必要なECRHパワーは初期中性水素密度の0.6乗、誤差磁場強度の1乗で増加するという結果が得られ、中性水素密度や誤差磁場を低減することが重要であることがわかった。
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。
小林 進二*; 吉田 麻衣子; 竹永 秀信; 坂田 信也; 鎌田 裕; 坂本 宜照; 小出 芳彦; JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1049_1 - S1049_4, 2007/11
JT-60においてイオン温度とその温度勾配の実時間帰還制御を目標として、荷電交換再結合分光(CXRS)の実時間計測システムの開発を進めた。本システムでは通常のCXRS計測と異なり、最小自乗法フィッティングを使わずに、干渉フィルターを通過した CXR光の発光強度比から直接イオン温度を評価することができる。この手法により空間4点で10msごとの温度の評価が可能になった。本システムを用いたイオン温度勾配制御実験を実施し、ELMy H-modeプラズマにおいて、比例・微分ゲインの最適化により、指令値にほぼ追随して温度勾配を制御することができた。
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。
吉田 麻衣子; 小林 進二*; 竹永 秀信; 坂田 信也; 鎌田 裕; JT-60チーム
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.301 - 303, 2007/02
被引用回数：3 パーセンタイル：25.51(Nuclear Science & Technology)新型の高速荷電交換再結合分光(CXRS)装置を開発し、JT-60において速いイオン温度とプラズマ回転計測を行った。高速CXRS装置は中心波長の異なる3つの干渉フィルターでCXR光を分光し、干渉フィルターを透過した信号強度の比からイオン温度及びプラズマ回転速度を導出する。本計測の特徴は、マクスウェル分布を仮定し、あらかじめ信号強度比に対するイオン温度とプラズマ回転速度の関係をマトリックスで求めるため、高速測定(最小サンプリング: 0.16ms)が可能となっている。しかしながら、計測される信号強度比はスペクトルを導出するのに最小測定点であるため、強度の不確定性は温度と回転の値に大きなエラーを生む。本研究では、干渉フィルターのバンド幅の調整や反射ミラーを用いることで信号対ノイズ比を改善し、チャンネル数を増やすことで、測定可能な空間点を増設した。これにより、1ms程度の時間分解能で速いイオン温度とプラズマ回転速度計測を実現した。また、本高速CXRS装置を用い、アドバンスト・トカマクプラズマのオペレーションに向けたイオン温度実時間制御の基幹となる実験を開始した。
竹永 秀信; 三浦 幸俊; 久保 博孝; 坂本 宜照; 平塚 一; 市毛 尚志; 米川 出*; 川俣 陽一; 飯尾 俊二*; 坂本 隆一*; et al.
Fusion Science and Technology, 50(1), p.76 - 83, 2006/07
被引用回数：4 パーセンタイル：30.68(Nuclear Science & Technology)JT-60Uにおいて、自律性が強い燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、自己加熱模擬用と外部加熱模擬用の2つのNBグループを用いた核燃焼模擬実験を行った。自己加熱模擬用では、実時間制御システムを用いてDD反応による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自己加熱模擬と同時に適用可能なように制御系を改良した。ELMy Hモードプラズマに、外部加熱模擬用NBパワー一定の下で自己加熱模擬を適用した場合には、自己加熱模擬用の比例定数を大きくすることにより、中性子発生率と加熱パワーの増加ループが発生し、蓄積エネルギーも増加した。蓄積エネルギー帰還制御を自己加熱模擬と同時に適用した場合には、自己加熱模擬用NBパワーが増加しても、蓄積エネルギー帰還制御により外部加熱模擬用NBパワーが減少し、蓄積エネルギーは一定に制御された。0次元モデル計算により、自己加熱模擬用の比例定数を大きくすることは閉じ込め性能が高くなった場合を模擬していることを示した。また、同計算により、蓄積エネルギー帰還制御を行った場合、Q=5では十分な制御性が確保されているが、Q=30では制御性が小さいことが示された。このことは、実験結果と矛盾しない。
吉田 麻衣子; 小林 進二*; 浦野 創; 大山 直幸; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 竹永 秀信; 鎌田 裕; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A209 - A215, 2006/05
被引用回数：11 パーセンタイル：37.01(Physics, Fluids & Plasmas)本講演では、JT-60における高時間分解能計測器を用いた周辺輸送障壁の崩壊と回復について最新の研究成果を報告する。Hモードプラズマ周辺部で観測されるEdge Localized Mode(ELM)は閉じ込め性能を決定するばかりでなく、ダイバータ板に大きな熱・粒子の負荷を与える。このためELMのダイナミクスの解明やELMにより放出されるエネルギーを評価することは、国際熱核融合実験炉(ITER)等次期装置のための重要な研究課題となっている。本研究の目的は、ELMによる周辺輸送障壁の崩壊と回復のダイナミクスの解明とELMにより放出されるエネルギーの依存性を調べることである。JT-60Uにおいて高時間分解能を有するさまざまな計測器を用い、ELM前後のプラズマ周辺部の各パラメータの計測を行った。この結果、ELM発生時にペデスタル領域での密度と温度は一旦減少し、トロイダル回転速度はELMのバーストの瞬間にプラズマ電流方向に変化し密度や温度より速くもとのレベルに戻っていることを見いだした。また、外部モーメンタム入力によりELMにより放出されるエネルギーが変わった内訳として、温度崩壊量の変化による影響が大きいと思われる結果が得られた。
久保 博孝; 竹永 秀信; 澤田 圭司*; 仲野 友英; 小林 進二*; 東島 智; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏
Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.161 - 165, 2005/03
被引用回数：16 パーセンタイル：71.86(Materials Science, Multidisciplinary)核融合研究では、ダイバータプラズマ中の水素粒子(水素分子,原子,イオン)の挙動の理解がダイバータを用いた粒子熱制御を確立するうえで必要である。JT-60Uでは、接触及び非接触ダイバータプラズマにおける水素粒子挙動を理解するために、水素原子のバルマー線及び水素分子のFulcher線を観測し、水素分子を考慮した衝突放射モデルと中性粒子輸送コードを用いて解析した。H
線の強度測定から、MARFE発生時の非接触ダイバータプラズマでは、水素イオン-電子再結合によって失われるイオン束は、内側ダイバータではダイバータ板に到達するイオン束の約1倍、外側ダイバータでは約0.5倍であると評価された。また、水素分子線強度は接触ダイバータプラズマではダイバータ板から離れるにつれて約1cmの減衰長で小さくなるが、非接触ダイバータプラズマでは減衰長は約4cmであり、非接触ダイバータプラズマでは水素分子がダイバータ領域に深く侵入することが観測された。接触ダイバータプラズマに対しては、観測された水素分子線強度分布は水素分子の衝突放射モデルを用いた中性粒子輸送コードによって再現できた。
久保 博孝; 竹永 秀信; 仲野 友英; 東島 智; 清水 勝宏; 澤田 圭司*; 小林 進二*; JT-60チーム
Nuclear Fusion Research; Springer Series in Chemical Physics, Vol.78, p.121 - 134, 2004/11
ダイバータ板に到達した水素イオンのほとんどは水素分子として再放出される。炭素材ダイバータ板では、化学スパッタリングによって炭化水素分子が発生する。これら分子の挙動の理解は、ダイバータを用いた熱粒子制御を確立するために重要である。ここでは、分子輸送に関するダイバータ分光について、おもにJT-60Uでの最近の研究に基づいて、幾つかの話題を述べる。接触ダイバータプラズマでは、水素分子及び炭化水素分子の輸送を調べるために分子分光が役立っている。また、水素分子が水素原子の生成,輸送,発光に及ぼす影響に関して調べられている。一方、非接触ダイバータプラズマでは、プラズマパラメータの分布測定,振動励起など複雑な分子過程を考慮した解析が課題である。また、本研究における分子データの応用及び必要性に関して議論する。
小林 進二*; 逆井 章; 小出 芳彦; 坂本 宜照; 鎌田 裕; 波多江 仰紀; 大山 直幸; 三浦 幸俊
プラズマ・核融合学会誌, 79(10), p.1043 - 1050, 2003/10
JT-60Uでは従来より分光器とCCDカメラを組合わせた荷電交換分光(CXRS)装置を開発しており、最高16.7ミリ秒でのイオン温度・回転速度計測が行われてきた。今回開発したフィルター法を用いた装置は、中心波長の異なる3つの干渉フィルターに光電子増倍管を組合わせることによって、従来より1桁以上速い時間分解能でスペクトルを分光計測することが可能である。各干渉フィルターを透過する信号の強度比はスペクトル形状を反映しているので、Maxwell分布を仮定し、強度比をあらかじめ計算したうえで実測値と比較することにより、イオン温度・回転速度の時間変化を短時間に評価することができる。ADCのサンプリング時間は最高160マイクロ秒で、最大空間6点の同時計測が可能である。本計測装置をJT-60Uのプラズマに適用したところ、従来の装置では観測できなかった、内部崩壊及び周辺部崩壊におけるイオン温度と回転速度の急速な時間変化を0.8ミリ秒で評価することが可能となった。
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。
小関 隆久; 鈴木 喜雄; 戸塚 俊之; 射場 克幸*; 坂田 信也; 宮戸 直亮; 諫山 明彦; 井手 俊介; Urso, L.*; Behler, K.*; et al.
no journal, ,
Remote experiment system with high network security has been developed in JT-60U. The remote experiment system is produced by personal authentication with a digital certificate and encryption of communication data to protect the JT-60U supervisory control system against illegal access. Remote experiment in JT-60U has been successfully demonstrated from Kyoto University (Japan) in 2006 and internationally from IPP Garching (Germany) in 2007. The validity of the system was obtained. Results are great advances towards remote experiments in ITER.
