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吉田 麻衣子; 本多 充; 成田 絵美*; 林 伸彦; 浦野 創; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕
Nuclear Fusion, 55(7), p.073014_1 - 073014_9, 2015/07
被引用回数：14 パーセンタイル：57.79(Physics, Fluids & Plasmas)多くのトカマク装置では電子サイクロトロン加熱(ECH)時に熱や粒子の輸送が増大することが観測されており、ITERではECHを伴う運転シナリオの開発にとって重要な課題となっている。この課題を解決するために、JT-60Uの正磁気シアHモード放電、内部輸送障壁を伴う弱磁気シア放電と負磁気シア放電において、ECH印加時に熱及び粒子輸送が増加しない条件を調査した。その結果、トロイダル回転シアが負の大きい値をとる条件では、電子サイクロトロン加熱時のイオン熱輸送の上昇が抑えられることが分かった。この条件は、イオン温度対電子温度の比や、電子加熱パワーに寄らないことを明らかにした。磁気シアが負の値をとる条件では、その値の大きさに寄らず、電子熱輸送と粒子輸送が増加しないことが分かった。これらの結果は、ITERでのECH加熱シナリオの開発や電子加熱が主体となるITER及び原型炉でのプラズマ輸送特性の予知に重要な知見を与える。
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 10, p.1403019_1 - 1403019_11, 2015/03
The internal transport barriers (ITBs) formed in the tokamak plasmas with the weak magnetic shear and the weak radial electric field shear are often observed and the pressure gradient at the ITB is not very steep. In such plasmas the electron temperature ITB is steeper for co toroidal rotation cases than that for counter rotation cases. Clarifying the relationship between the rotation direction and heat transport in the ITB region, dominant instabilities are examined by the flux-tube gyrokinetic code GS2 to show that the linear growth rates 
for the co and counter rotation cases are comparable in magnitude, but the counter case shows the more trapped electron mode like frequency. The ratio of the electron heat diffusivity to the ion's is higher for the counter-rotation case. The difference in the ratio between the two cases agrees with the experiment. Investigating the flow shear effect on reveals that its effect is not so large as to change the aforementioned tendency.
Garcia, J.*; 林 伸彦; Baiocchi, B.*; Giruzzi, G.*; 本多 充; 井手 俊介; Maget, P.*; 成田 絵美*; Schneider, M.*; 浦野 創; et al.
Nuclear Fusion, 54(9), p.093010_1 - 093010_13, 2014/09
被引用回数：38 パーセンタイル：86.74(Physics, Fluids & Plasmas)Extensive physics analysis and modelling has been undertaken for the typical operational regimes of the tokamak devices JET and JT-60U with the aim of extrapolating present day experiments to JT-60SA, which shares important characteristics with both tokamaks. A series of representative discharges of two operational scenarios, H-mode and hybrid, have been used for this purpose. Predictive simulations of core turbulence, particle transport, current diffusion and pedestal pressure have been carried out with different combinations of models. The ability of the models for reproducing the experimental data is analysed and scenario calculations for JT-60SA are performed following an optimum set of models.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1403082_1 - 1403082_8, 2013/06
In burning plasmas, the electron temperature 
is expected to exceed the ion temperature 
because of the alpha heating. The transport simulations showed that an increase in 
degrades the confinement. However in the International Global H-mode Confinement Database, there are data that have the 
factor exceeding unity in the 
region. This high can be attributed mainly to the improved electron confinement. The conditions required for the improvement have been investigated with the local flux-tube gyrokinetic code GS2. When the ion temperature gradient length is shorter than the electron one, ion temperature gradient (ITG) mode is dominant, whereas trapped electron mode (TEM) is stabilized. Under this situation, the electron heat diffusivity is suppressed. In addition, an increase in the magnetic shear also decreases the electron heat transport in the positive shear range.
/
effect on confinement properties成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07
In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio / and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of / is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for / 
1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for / 
1. The confinement scaling with a contribution of / was also elaborated. In addition, the influence of / described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.
成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 田中 靖之*; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 福田 武司*
no journal, ,
In order to know the impact of the temperature ratio Te/Ti on confinement properties, the updated DB3v10 database has been analyzed. It is suggested that the increasing in Te/Ti deteriorates the confinement in peaked density regime. This result has been checked against the simulation for JT-60SA using the transport code TOPICS with the GLF23 transport model module and the GS2 code. As a consequence, these results qualitatively agree with each other.
成田 絵美; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 井手 俊介; 本多 充; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおいて、イオン温度T
に対して電子温度T
が上昇することによって熱エネルギーの閉じ込め性能が一般的に劣化することが報告されている。電子とイオンの温度比T/Tに着目したITPAのデータベース解析では、T/Tの上昇とともに閉じ込め時間改善度H
ファクタが低下する傾向が確認された。本発表ではデータベースで確認されたT/Tの閉じ込め性能への影響をシミュレーションによって調査した結果を報告する。シミュレーションは統合コードTOPICS-IBとジャイロ運動論的コードGS2を用いて行った。TOPICS-IBは乱流輸送モデルGLF23を導入して用い、乱流輸送の観点からデータベース解析の結果を検証した。電子加熱が強力となり、T/Tが上昇するとHが低下し、データベース解析と同様の結果が得られた。GS2でより詳細に乱流輸送解析を行ったところ、T/Tの上昇によってイオン温度勾配(ITG)モード/捕捉電子モード(TEM)による不安定性が促進されることが示された。この不安定性の促進がHの低下につながったと考えられる。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
no journal, ,
核燃焼プラズマにおいてはアルファ粒子による電子加熱が予想されるため、電子温度がイオン温度を上回る場合(T T)での輸送現象の理解が求められている。熱輸送シミュレーションではT Tの領域において、T/Tの増加によって熱エネルギー閉じ込めが劣化する傾向が見られたが、国際HモードデータベースではT Tとなる場合でも閉じ込め改善度Hファクターが1を超えているデータが存在する。それらのデータの特徴を調査したところ、電子の閉じ込め性能が改善されていることがわかった。そこで乱流輸送の観点からどのような条件下で閉じ込めが改善されるのかを調べた。ここではジャイロ運動論的コードGS2を用いて、温度勾配長と磁気シア(電流分布と相関のあるパラメータ)に注目した輸送解析を行った。その結果、電子の閉じ込め改善にはイオンの勾配長が電子のそれよりも短いという条件が必要であることがわかった。また磁気シアの上昇によりイオン温度勾配(ITG)モード/捕捉電子モード(TEM)による不安定性が抑制され、電子の閉じ込めが改善されるということが示された。
林 伸彦; 成田 絵美; 本多 充
no journal, ,
JT-60UのITB放電のデータを用いて、輸送モデルの検証を行った結果を報告する。ITB放電は、先進誘導運転の弱いITBと反転磁気シア運転の強いITBの2種類がある。輸送モデルは、新古典輸送はMI法とNCLASSの2つのモデル、異常輸送はCDBMモデル, GLF23, Bohm/gyro-Bohm(BgB)モデルの3つを用いた。検証は、1.5次元輸送コードTOPICSで、温度分布以外は実験データに固定し、初期の温度分布を実験データにして、ペデスタル領域の内側の温度を輸送モデルを用いて解いて、実験の分布を維持できるかを調べた。先進誘導運転では、CDBMとBgBモデルが実験に近い温度分布を維持できるが、CDBMは電子温度を20-30%低く、BgBモデルはイオン温度を同程度高くなる。反転磁気シア運転では、実験の分布でITBすぐ内側で評価したイオン熱拡散係数が新古典拡散に近ければ、CDBMとBgBモデルが実験に近い温度を維持できた。しかし、実験のイオン熱拡散係数が新古典熱拡散より下回る放電では、どの輸送モデルでも実験より温度は低くなる。新古典熱拡散係数はMI法とNCLASSでほぼ同じであり、両モデルが基づく標準の新古典理論ではポロイダルジャイロ半径
圧力等の勾配長と仮定しているが、どの反転磁気シア運転でもITBすぐ内側では限界に近くなる。GLF23に関しては、モデルの性質上、密度分布も併せて解く必要があることがわかった。今後、他の放電とも比較して、輸送モデルの検証を進める予定である。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場のシアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向のトロイダル回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、順方向回転が電子のITB形成に寄与していることが報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入されている輸送モデルを用いて解析を行った。ここではトロイダル回転の変化によって
シアの安定化効果が変わることで、熱輸送への影響を考慮している。しかし、今回用いた輸送モデルでは実験で観測された電子のITBを再現できず、トロイダル回転の違いによる熱輸送の変化は確認できなかった。一方、別の調査手法としてジャイロ運動論コードGS2を挙げ、GS2でもトロイダル回転と熱輸送の関係が解析可能であることを示した。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、電子系ITB形成への順方向回転の寄与が報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入された輸送モデルGLF23とジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化するシアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向フロー速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行った。その結果、実験と定性的に一致する線形成長の変化を確認できたが、それが熱輸送に対して有意であるかは不明であり、非線形計算による輸送レベルの評価が必要であることがわかった。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、電子系ITB形成への順方向回転の寄与が報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入された輸送モデルGLF23とジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化するシアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向フロー速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行った。その結果、磁力線平行方向フロー速度シアは熱輸送に大きく影響していないことが分かり、フローシア以外の効果も考慮する必要があることが示唆された。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、強い径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による箱型内部輸送障壁(ITB)の形成が知られている。また、ITBが存在せず、径電場シアが弱い放電ではトロイダル回転の方向はコア部の熱輸送に影響しないと示されている。一方で、放物線型ITBの放電では径電場シアの分布がトロイダル回転によってあまり変化せず、順方向回転が電子系ITB形成に寄与していると報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して輸送モデルGLF23を導入した1.5次元輸送コードTOPICSとジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化するシアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向回転速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行ったが、平行方向回転速度シアの影響は小さいことが分かり、回転シア以外の効果も考慮する必要があることが示唆された。
Garcia, J.*; 林 伸彦; Baiocchi, B.*; Citrin, J.*; Giruzzi, G.*; 本多 充; 井手 俊介; Maget, P.*; 成田 絵美*; Schneider, M.*; et al.
no journal, ,
An extensive exercise of physics analysis and modeling has been undertaken for the typical operational regimes of the tokamak devices JET and JT-60U with the aim of extrapolating present day experiments to JT-60SA, which share characteristics with both tokamaks. A series of representative discharges of two operational scenarios, H-mode and hybrid have been used for this purpose. Predictive simulations of core turbulence, particle transport, current diffusion and pedestal pressure have been carried out with different combination of models. The ability of the models for reproducing the experimental data is analyzed and scenario calculations for JT-60SA are performed following an optimum simulation framework.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、強い径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による箱型内部輸送障壁(ITB)の形成が知られている。また、ITBが存在せず、径電場シアが弱い放電ではトロイダル回転の方向はコア部の熱輸送に影響しないと示されている。一方で、放物線型ITBの放電では径電場シアの分布がトロイダル回転によってあまり変化せず、順方向回転が電子系ITB形成に寄与していると報告されている。本研究では放物線型ITB放電におけるトロイダル回転のコア部熱輸送に対する影響をジャイロ運動論コードGS2を用いて解析した。回転シアの影響としてシアの安定化効果と磁力線平行方向回転速度シアの不安定化効果を考慮した線形計算から、回転シアのみでは回転方向と電子系ITBの関係は説明が難しいことが示唆された。次にITB領域における支配的な不安定性に着目した解析を行ったところ、トロイダル回転の方向によって実周波数に相違が見られ、順方向回転時の方が電子熱輸送が低い傾向があり、電子系ITB形成と定性的に一致することが分かった。
林 伸彦; Garcia, J.*; 成田 絵美
no journal, ,
Validation and verification of models for plasma simulation are being carried out through a JA-EU cooperation, especially to make reliable recipe for JT-60SA prediction. The same recipe is, of course, applicable to ITER prediction. In this activity, JT-60U and JET data are used for validation (H-mode and advanced inductive plasmas, at present), and integrated modeling codes TOPICS and CRONOS are used for verification. The following results are obtained at present. As for three heat transport models (CDBM, Bohm/gyro-Bohm, GLF23), in H-mode plasma, CDBM and BgB models can be used for rough estimation, while GLF23 for more precise estimation. On the other hand, in advanced inductive plasma, CDBM is more reliable than GLF23. For this plasma, it is necessary to try TGLF, which is improved version of GLF23. As for particle transport model, GLF23 could reproduce experiments in CRONOS. As for pedestal model, Cordey's scaling model could reproduce experiments in CRONOS. This pedestal model, however, requires pedestal width model for prediction. For this, EPED scaling or peeling-ballooning mode analysis will be applied. TOPICS will verify the above particle and pedestal modelings.
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
In long-pulse ELMy H-mode plasmas with parabolic type ITB plasmas, it has been found that the direction of toroidal rotation influences the internal transport barrier of the electron temperature: the gradient of the temperature becomes steeper with increasing rotation in the co direction with respect to the plasma current. These plasmas have the normal magnetic shear, and the radial electric field shear in the core region is weak. In this study, core heat transport in these plasmas is analyzed with the gyrokinetic code GS2. As a result of the linear calculations, the difference in the real frequencies is found. Using these linear calculation results, the ratio of electron heat flux to ion's (
) is estimated with a quasilinear transport model. This estimation shows that the ratio is lower in co-rotating plasma. This result agrees with experimental observation. The influence of the shear in toroidal rotation on the linear growth rates is also discussed.
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
The internal transport barriers (ITBs) formed in the tokamak plasmas with the weak magnetic shear and the weak radial electric field shear are often observed and the pressure gradient at the ITB is not very steep. In such plasmas the electron temperature ITB is steeper for co toroidal rotation cases than that for counter rotation cases. Clarifying the relationship between the rotation direction and heat transport in the ITB region, dominant instabilities are examined by the flux-tube gyrokinetic code GS2 to show that the linear growth rates for the co and counter rotation cases are comparable in magnitude, but the counter case shows the more trapped electron mode like frequency. The ratio of the electron heat diffusivity to the ion's is higher for the counter-rotationcase. The difference in the ratio between the two cases agrees with the experiment. Investigating the flow shear effect on reveals that its effect is not so large as to change the aforementioned tendency.
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
JT-60Uにおける放物線型内部輸送障壁(ITB)を形成した放電は正磁気シアを有し、径電場シアは弱く、その分布はトロイダル回転によってあまり変化しないが、順方向回転時では電子系ITBの性能が向上することが報告されている。トロイダル回転と電子系ITBの関係を調べるため、ジャイロ運動論コードGS2を用いてITB領域における支配的な不安定性を解析した。その結果、逆方向回転時の方がより捕捉電子モード(TEM)に似た実周波数を持ち、電子の熱輸送が促進されていることが分かった。これは実験と定性的に一致する結果である。
成田 絵美; 本多 充; 吉田 麻衣子; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介
no journal, ,
トカマク型核融合プラズマにおいてトロイダル回転は閉じ込め性能を改善する要因として重要である。JT-60Uにおいて正磁気シアで放物型内部輸送障壁が形成された放電では、トロイダル回転方向によるコア部での電子熱輸送の変化が報告されている。この放電では径電場シアは弱く、熱輸送への寄与は小さいと考えられる。本研究では、この実験に対してジャイロ運動論コードGKWを用いることで、乱流輸送を駆動する不安定性の線形成長率が回転方向から影響を受けることを示している。加えて、本講演ではこの影響を実験結果と比較し、熱輸送の変化の物理背景についても議論を行う。
