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McCracken, G.*; Stott, P.*; 飯吉 厚夫*; 村岡 克紀*; 中井 貞雄*; 嶋田 道也
核融合; 宇宙のエネルギーを私たちの手に, 326 Pages, 2015/00
核変換による核融合エネルギー解放の発見の経緯、1940年代からの地上での核融合研究開発の歴史を分かりやすくまとめたものが2004年に刊行された本書の初版である(和訳、2005年刊)。日本, 欧州, 米国, ロシア, 中国, 韓国, インドの協力で南仏に核融合実験炉ITERの建設が進行し、米国のローレンスリバモア放射研究所の国立点火施設における最近の成果など大きな進展をみせている研究状況に鑑みて、2013年に第2版が出版された。本書はその和訳である。
田中 謙治*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; 秋山 毅志*; 横山 雅之*; 庄司 主*; Michael, C. A.*; Vyacheslavov, L. N.*; 村上 定義*; 若狭 有光*; et al.
Fusion Science and Technology, 58(1), p.70 - 90, 2010/07
被引用回数：23 パーセンタイル：82.36(Nuclear Science & Technology)LHDプラズマにおける粒子輸送特性を調べた。密度摂動実験から拡散係数と対流速度を導出し、それらのパラメータ依存性を調べるため磁場配位と衝突周波数をスキャンした。磁場配位の効果を調べるためには、磁気軸をR
=3.5mから3.9mまで変化させた。磁気軸を変化させることにより、新古典輸送が大きく違ってくるために、その効果を広範囲で調べることが可能である。電子温度依存性と1/
領域とプラトー領域を分けるヘリカル捕捉周波数で規格化した衝突周波数(
)依存性について、中性粒子ビーム入射のパワースキャンを行った。その結果、新古典輸送の寄与が大きい場合はホローな密度分布、寄与が小さいときはピークした分布になることを明らかにした。大きな新古典輸送の寄与は、同じ電子温度では外側シフト配位で見られ、同じ磁気軸では高い電子温度、低いで観測された。しかしながら、R=3.5mでは、異なる傾向が観測されており、高い電子温度の時にピークした密度分布が得られた。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; 鎌田 裕; et al.
Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10
トロイダルプラズマにおける密度分布を決定するパラメータを明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置R
=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少し、R=3.5mではわずかに増加した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度は増加した。LHDプラズマでのRの違いによる衝突周波数依存性の違いは、乱流輸送の寄与の違いであると考えられる。R=3.5mのLHDプラズマでは、大きな乱流輸送がトカマクと同様な衝突周波数依存性を作り出している。両装置のコア領域において、密度分布が違う場合に揺動の変化が観測されている。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。R=3.6mのLHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。ピークした密度分布からホローな密度分布への変化は、新古典輸送の寄与増大による対流速度の内向きから外向きへの変化により引き起こされている。以上の結果よりLHDプラズマの密度分布の衝突周波数依存性は、新古典輸送と乱流輸送の両方によるものであることを明らかにした。
田中 謙治*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 3, p.S1069_1 - S1069_7, 2008/08
LHDでの密度分布の測定結果と密度変調実験で評価した粒子輸送係数について報告する。磁気軸位置,トロイダル磁場,加熱パワーを変えたデータセットを用いることにより、さまざまな新古典輸送レベルに対して解析を行った。新古典輸送が極小化された配位(磁気軸位置3.5m,トロイダル磁場2.8T)では、ピークした密度分布が観測された。このとき、ピーキング係数は衝突周波数の減少に対して緩やかに増加しており、この傾向はJT-60Uでの測定結果と同様である。そのほかの条件では、ピーキング度は衝突周波数の減少とともに低減した。新古典輸送の寄与が大きい場合は、ホローな密度分布が観測されている。新古典輸送理論と実験で評価した粒子輸送係数の比較から、極小化の条件は両者で異なることを明らかにした。このことは、新古典輸送の極小化が、乱流輸送の極小化と異なることを示唆している。ホローな密度分布とピークした密度分布では、乱流揺動の空間分布が異なっていることが観測された。この乱流揺動は、イオン温度勾配モードが不安定な領域で存在している。
竹永 秀信; 田中 謙治*; 村岡 克紀*; 浦野 創; 大山 直幸; 鎌田 裕; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*
Nuclear Fusion, 48(7), p.075004_1 - 075004_11, 2008/07
被引用回数：32 パーセンタイル：75.35(Physics, Fluids & Plasmas)トロイダル系プラズマにおける粒子輸送を系統的に理解するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布を低衝突領域にて比較した。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、規格化半径0.5の衝突周波数が無衝突領域にある場合には密度分布尖塔度は衝突周波数が減少するにしたがって増大した。このことは、乱流輸送による内向き対流粒子束が密度分布形成に大きな影響を与えていることを示唆している。LHDプラズマでは、新古典輸送が低減された磁場配位の場合には、同様の衝突領域においてJT-60Uに近い密度分布尖塔度の衝突周波数依存性が観測された。一方、新古典輸送が上記ケースより大きい場合には、密度分布尖塔度は衝突周波数とともに減少する傾向を示した。LHDプラズマでは、ヘリカルリップルによる新古典輸送が大きい場合には新古典輸送が密度分布に大きく影響しており、新古典輸送の効果が小さくなると乱流輸送が支配的なトカマクでの衝突周波数依存性に近づくことを明らかにした。このように、トカマクとヘリカルで粒子輸送を支配する物理機構に共通性と相違性の両側面が観測された。
村岡 克紀*; 安積 正史; 鈴木 敬三*; 山形 幸彦*; 矢木 雅敏*
Journal of Physics D; Applied Physics, 39(10), p.2135 - 2139, 2006/05
被引用回数：6 パーセンタイル：24.6(Physics, Applied)プラズマ・ディスプレイ・パネル放電での縞状発光現象をモンテカルロ法によるシミュレーションにより再現し、その物理機構を解明した。シミュレーション結果は電子密度分布とエネルギー分布の逆位相性など実験結果とのよい一致を示している。提案された物理機構のモデルは、縞状発光のピッチからマイクロ放電中での電場を評価できることを示している。
図子 秀樹*; 杉江 達夫; 草間 義紀; 笹尾 真実子*; 御手洗 修*; 西谷 健夫; 長島 章; 村岡 克紀*
プラズマ・核融合学会誌, 76(2), p.145 - 162, 2000/02
計測に関するITER物理R&D活動における日本の貢献を中心に述べる。国内の対応としては、平成7年度より、国内の計測専門家会議を組織し、毎年2回程度の会合を持ちITERに必ずしも限定せず、長期的視野に立って計測法の開発について議論を重ねており、そこでの議論をITER計測専門家グループ会合に反映させてきた。日本は、初期のころから、核燃焼制御を考慮した計測システム作りの重要性を主張してきている。第8回の会議では制御グループのメンバーを計測専門家会合に招き、その点について議論を始めたが、まだ具体的な検討には至ってない。そのほか、
粒子計測、中心部の重水素と三重水素の密度比の計測、イオン温度計測やヘリウム灰密度計測に必要な計測用中性粒子ビームの開発、及びプラズマ対向ミラーの反射率劣化を防ぐ方法等、解決しなければならない課題がまだ多く残されている。この延長期間において解決すべく努力をしているところである。
竹永 秀信; 久保 博孝; 杉江 達夫; 朝倉 伸幸; 逆井 章; 黒田 成一*; 内野 喜一郎*; 村岡 克紀*
Proc. of 1996 Int. Conf. on Plasma Physics, Vol.1, p.642 - 645, 1997/00
ダイバータでの水素原子およびヘリウム原子の挙動を明らかにするために、DおよびHeIのスペクトル測定、強度分布測定結果を、モンテカルロシミュレーションコードを用いて解析した。Dスペクトルは、測定、シミュレーションともに荷電交換反応でできた高エネルギー原子と水素分子の解離によってできたフランク=コンドンエネルギー程度の低エネルギーを持った原子に対応する成分から構成されている。しかしながら、シミュレーションでは、低エネルギー成分のピーク値のずれが測定よりも大きくなっており、これを一致させるには、フランク=コンドンエネルギーよりさらに低いエネルギーを持つ原子の寄与を考慮する必要がある。HeIスペクトルの拡がりは分光器の分解能程度であり、ヘリウム原子のエネルギーが低いことを示した。また、強度分布測定から、ダイバータでの水素原子密度とヘリウム原子密度の比を評価した。
竹永 秀信; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸; 辻・飯尾 俊二*; 嶋田 道也; 菊池 満; 内野 喜一郎*; 村岡 克紀*
JAERI-Research 95-051, 38 Pages, 1995/07
JAERI-Research-95-051.pdf:1.12MB
JT-60U装置における粒子閉じ込め特性を明らかにするため、水素原子挙動解析を行い粒子閉じ込め時間を定量的に評価した。まず、モンテカルロ中性粒子輸送解析コードDEGASを、周辺プラズマパラメータを求める簡易ダイバータコードと組み合わせ、JT-60U実験条件のもとで計算できるように整備した。次に、このコードの計算結果と放射光測定結果との比較から、水素原子の主プラズマへの侵入過程を明らかにし、主プラズマでのリサイクリングによる荷電粒子生成数を評価した。さらに、粒子バランスを定量的に解析し、粒子閉じ込め時間を求めた。この解析を、JT-60U装置のLモード、Hモードプラズマにおいて系統的に行い、粒子閉じ込め時間のデータベースを得た。
竹永 秀信*; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 辻 俊二; 嶋田 道也; 菊池 満; 内野 喜一郎*; 村岡 克紀*
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.429 - 432, 1995/00
被引用回数：20 パーセンタイル：85.38(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uにおいて、中性粒子輸送解析コードDEGASを用いて行った中性粒子挙動解析と、その結果を用いて行った粒子閉じ込め解析について発表する。JT-60Uでは、壁からのリサイクリングによる中性粒子は、その多くがメインプラズマに達するまでに電離してしまうために、粒子閉じ込め解析を行うには、メインプラズマへの中性粒子の侵入過程を定量的に評価する必要がある。DEGASコードで評価した真空容器内全体で電離する中性粒子の内、メインプラズマ内で電離する割合は、Lモードで4-8%、Hモードで30%程度である。両者の違いは、ダイバータ部の密度の違いに起因している。この結果を用いて評価した粒子閉じ込め時間は、Lモードでは密度の上昇と供に小さくなり、Hモードでは大きくなる傾向を示した。さらに粒子閉じ込めとエネルギー閉じ込めの関係について議論する。
竹永 秀信; 清水 勝宏; 朝倉 伸幸; 辻・飯尾 俊二*; 嶋田 道也; 菊池 満; 内野 喜一郎*; 村岡 克紀*
Nuclear Fusion, 35(7), p.853 - 860, 1995/00
被引用回数：4 パーセンタイル：24.62(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの高イオン温度Hモードにおける、粒子閉じ込め特性について議論した。まず中性子輸送解析コードDEGASとDの放射光測定を組み合わせた、中性粒子挙動解析より、粒子閉じ込め時間(
)の定量的評価を行った。その結果、は平均電子密度に強く依存すること、とエネルギー閉じ込め時間の比は1-2の範囲にあること、周辺のイオン温度とともにが増加することを明らかにした。さらに周辺部でのパワーバランスにおける、粒子閉じ込めの役割を調べるために、粒子閉じ込めに関連するパワー損失である荷電交換損失および熱滞留損失を定量的に評価した。またこれらの値を用いて、熱伝導損失を見積り、最終的に熱伝導係数(x)を求めた。その結果、周辺パワーバランスにおける、荷電交換損失および熱対流損失の寄与は小さく、周辺のxが大きく変化することを示した。
村岡 克紀*; 前田 三男*; 的場 徹; 山本 新
レーザー研究, 20(6), p.375 - 391, 1992/06
「レーザー解説」として、まずライダー(LIDAR)トムソン散乱法の原理と特徴について述べ、要求されるレーザーや受光系の特性について検討する。次にJETにおける実験の概要を紹介した後、ITERへの適用計画も含め、この方式の性能や適用範囲をさらに拡大する際に進めるべき研究開発の指針を示した。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 浦野 創; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山岸 統*; 村上 定義*; 若狹 有光*; et al.
no journal, ,
トロイダル装置における粒子輸送の総合的な理解を目的に、LHDとJT-60Uの密度分布の比較研究について報告する。JT-60Uをはじめとする大型トカマク装置では密度分布は常にピーキングしており、それは微視的な乱流による外向きの拡散と内向きの対流のバランスとして解釈可能である。また、衝突周波数が減少するに従い密度分布のピーキングは強くなる。一方、LHDでは放電条件により密度分布はピーキングしたものからホローなものまで大きく変化する。ホローな密度分布では外向きの新古典輸送による対流と内向きの微視的乱流による異常拡散のバランスで説明できる。新古典輸送が小さくなる磁気リップルの小さい磁場配位では密度分布はピーキングする傾向があり、衝突周波数に対する依存性もトカマクの依存に近づく。これらの結果は磁気リップルの大きさと微視的乱流が密度分布の形成機構の主要な要因の一つであることを示唆している。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 川端 一男*; et al.
no journal, ,
トロイダルプラズマにおける電子密度分布決定機構を解明するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布の比較を行った。輸送理論の観点から両者の明確な違いは、低衝突周波数領域における新古典輸送の違いである。ヘリカルプラズマでは、ヘリカルリップルが存在するため低衝突周波数領域で新古典輸送がトカマクプラズマに比べ増大する。JT-60Uでは衝突周波数の減少にしたがって密度分布がピーキングした。LHDでは実効的なヘリカルリップルが小さい磁気軸3.5mにおいては、衝突周波数の減少とともに密度分布が緩やかにピーキングし、トカマクと同様な傾向を示した。一方、実効的なヘリカルリップルが大きい磁気軸が3.6mより大きい場合には、衝突周波数の減少に伴って密度分布がホローになることが観測された。LHDの磁気軸位置3.5mと3.6mでは乱流揺動の空間構造に違いがあり、3.5mでは電子反磁性方向、3.6mではイオン反磁性方向に進行する揺動が観測されている。新古典輸送の違いとともに、揺動の違いが密度分布の違いに関与している可能性がある。また、LHDプラズマにおいて、電子温度増加によるコア領域密度吐き出し時に周辺部から揺動が変化し、遅れてコア部の揺動が変化することが観測された。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mishchenko, A.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.
no journal, ,
トロイダルプラズマにおける密度分布と乱流輸送の関係を明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置Rax=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度が増加した。LHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。また、湾曲ピンチの効果を両装置で調べた結果、磁気シアの違いからJT-60Uではピークした分布、LHDではホローな分布が得られた。しかしながら、その効果は小さく実験結果を説明するには至っていない。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*
no journal, ,
トカマクプラズマとヘリカルプラズマの輸送特性を比較することにより幅広い視点からトロイダルプラズマの輸送特性を理解するために、JT-60UとLHDの密度分布を比較した。両プラズマともに、異常輸送の寄与が大きい場合に密度分布がピーキングする傾向が観測された。JT-60U ELMy Hモードプラズマ及びLHDにおいて異常輸送の寄与が大きい磁気軸Rax=3.5mのプラズマでは規格化衝突周波数
*が下がるにつれて密度分布はピーキングした。LHDにおいて異常輸送の寄与が小さいRax=3.6mのプラズマでは*が下がるにつれて密度分布は平坦化、さらにはホローになった。JT-60U ELMy Hモードプラズマでは密度分布がピーキングすると揺動の小半径方向の相関が強くなることが観測された。一方、Rax=3.6mのLHDプラズマにおいては、加熱パワーの増加に伴い密度分布が平坦化するときに、揺動の増加により異常拡散は増大するが、新古典輸送により対流方向が内向きから外向き方向に反転していることを明らかにした。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 吉田 麻衣子; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Mikkelsen, D. R.*; 横山 雅之*; 大山 直幸; 浦野 創; et al.
no journal, ,
本研究ではトカマク装置JT-60とヘリカル装置LHDにおける粒子輸送の類似性, 相違性を理解することにより、トロイダル装置における電子密度分布の決定機構を理解することを目的とする。トカマクでは乱流揺動により密度分布が尖塔化することが報告されている。LHDでは、磁気丘の強い磁気軸位置3.5mでは尖塔化した分布となるが、磁気丘が相対的に弱い磁気軸位置3.6mでは凹状の密度分布となる。ジャイロ運動論乱流コードと密度揺動計測により、これらの密度分布の差異は乱流による内向きの粒子束の寄与の違いによることが分かった。粒子ソースと新古典輸送による粒子束が密度揺動による粒子束に比べ無視できる場合において、LHDとJT-60いずれの場合も密度勾配が小さい場合には内向き粒子束となり、密度勾配が増加するに従い外向き粒子束に反転することが、ジャイロ運動論シミュレーションより予測された。
田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; Mikkelsen, D. R.*; Michael, C. A.*; Vyacheslavov, L. N.*
no journal, ,
本研究ではトカマク装置JT-60とヘリカル装置LHDにおける粒子輸送の類似性、相違性を理解することにより、トロイダル装置における電子密度分布の決定機構を理解することを目的とする。トカマクでは乱流揺動により密度分布が尖塔化することが報告されている。LHDでは、磁気丘の強い磁気軸位置3.5mでは尖塔化した分布となるが、磁気丘が相対的に弱い磁気軸位置3.6mでは凹状の密度分布となる。ジャイロ運動論乱流コードと密度揺動計測により、これらの密度分布の差異は乱流による内向きの粒子束の寄与の違いによることが分かった。粒子ソースと新古典輸送による粒子束が密度揺動による粒子束に比べ無視できる場合において、LHDとJT-60いずれの場合も密度勾配が小さい場合には内向き粒子束となり、密度勾配が増加するに従い外向き粒子束に反転することが、ジャイロ運動論シミュレーションより予測された。
