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論文

Evaluation of ion temperature using ion sensitive probe in the boundary plasma of the JFT-2M tokamak

上原 和也; 福本 亮介*; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(11), p.2804 - 2810, 2003/11

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.2804
 被引用回数：4 パーセンタイル：34.25(Physics, Multidisciplinary)

静電プローブによる強磁場中のイオン温度の有力な測定法であるイオンセンシティブプローブの性能を拡張する目的でイオンセンシティブプローブの電子障壁の有限幅を考慮した粒子シミュレーションを行った。電子障壁の高さhに対するイオン電流の依存性を計算して、実験的に得られるイオン電流-h特性からより正確にイオン温度を評価できることが示された。hがリモート制御できるような改造型のイオンセンシティブプローブをJFT-2Mのプラズマに適用し、オーミック加熱時及びL/H遷移時のイオン温度を測定することに成功した。

論文

High performance tokamak experiments with a ferritic steel wall on JFT-2M

都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.

Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/10/033
 被引用回数：39 パーセンタイル：74.23(Physics, Fluids & Plasmas)

JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化$$beta$$が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。

論文

Electron energy distribution function measured by electrostatic probes at divertor plasma in JFT-2M tokamak

上原 和也; 津島 晴*; 雨宮 宏*; 川島 寿人; 星野 克道

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(2A), p.657 - 662, 2003/02

https://doi.org/10.1143/JJAP.42.657
 被引用回数：4 パーセンタイル：20.13(Physics, Applied)

JFT-2Mトカマクのダイバータプラズマに対して静電プローブを用いて電子エネルギー分布関数を測定した。従来、静電プローブによる分布関数の測定はプローブ関数の二次微分で行われるが、一次微分による測定例は少なく、トカマクプラズマに対しては初めてである。電子エネルギー分布関数をプローブ電流の一次微分で測定するには、空間電位付近までプローブ電圧を印加して、かつ十分な電子飽和電流を得ることが必須の条件になるが、トカマクプラズマのような強い磁場中ではこの条件はなかなか満たされない。そこで磁場が非常に小さい値を保っているセパラトリックス付近のプラズマに着目して静電プローブ測定を行い、電子エネルギー分布関数を成功裏に測定した。プローブ電流の、一次微分は回路微分で行った。JFT-2Mのオーミックプラズマに対して密度依存の実験を行い、電子エネルギー分布関数とバルクの電子温度がどのように変化するかを測定した。さらに電子サイクロトロン加熱プラズマに対しても電子エネルギー分布関数を測定した。

論文

Transport model of boundary plasma and evaluation of transport coefficients

上原 和也; 前田 満; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(1), p.94 - 100, 2003/01

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.94
 被引用回数：2 パーセンタイル：21.42(Physics, Multidisciplinary)

周辺プラズマの輸送モデルについての研究の集大成である。トカマクの周辺プラズマにおける磁気面に垂直な輸送が、粒子保存則及びエネルギー保存則を用いて評価される。従来のモデルに電離と荷電変換による損失項を加えさらに温度勾配による輸送への寄与を含めて精密化した。シースポテンシャルで加速される粒子束を含んだ、連続長についての詳細な考察もAppendixに含めた。得られた表式により、JFT-2Mの静電プローブで測定されている実験値を代入して、輸送係数を評価した。

論文

Evaluation of particle and thermal diffusivities in the scrape-off layer plasma in JFT-2M tokamak

上原 和也; 前田 満; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Contributions to Plasma Physics (CD-ROM), 42(2-4), p.384 - 388, 2002/04

https://doi.org/10.1002/1521-3986(200204)42:2/4<384::AID-CTPP384>3.0.CO;2-H

実験的に得られているトカマク周辺のプラズマパラメーターから電子及びイオンの粒子拡散係数D$$_{perp}$$$$^{(e)}$$,D$$_{perp}$$$$^{(i)}$$や熱拡散係数$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(e)}$$,$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)}$$を求めるためのスクレイプオフ層の輸送モデルをさらに発展させ、より精密なものにした。粒子保存の式とエネルギー保存の式が解かれ、今まで無視していた電離と荷電交換損失によるソース項も正確に取り入れた。D$$_{perp}$$$$^{(j)}$$と$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(j)}$$(j=e,i)は磁力線に沿った結合長L,イオン温度T$$_{i}$$,電子温度T$$_{e}$$,密度と温度勾配の減衰長$$lambda_{n}$$,$$lambda_{T_{e}}$$,$$lambda_{T_{i}}$$それにマッハ数Mの関数として表現される。JFT-2Mの静電プローブ類でこれらのデータは得られているので、D$$_{perp}$$$$^{(i)}$$や$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(j)}$$が正確に求められる。評価の一例として、JFT-2Mで得られているT$$_{i}$$/T$$_{e}$$=2$$sim$$6,M=0.06$$sim$$0.2のパラメーターでは$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(e)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{(Bolon)}$$$$>$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{(e)}$$$$>$$D$$_{perp}$$$$^{i}$$$$>$$$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)neo}$$という結果が得られた。ただし、D$$_{perp}$$$$^{Bolon}$$と$$chi$$$$_{perp}$$$$^{(i)neo}$$は測定点におけるボーム拡散係数と新古典論に基づく拡散係数である。

論文

Particle and heat transports in the scrape-off layer of JFT-2M tokamak

津島 晴*; 上原 和也; 雨宮 宏*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.2, p.81 - 84, 1999/00

JFT-2Mのスクレイプオフ層では、新型の2つのダブルプローブを用いてイオン温度が測定され、通常のラングミュアプローブにより密度と電子温度を測定しているが、これらの諸量はいずれも指数関数的に減少する結果を得ている。これらの値を用いて、スクレイプオフ層の粒子熱輸送係数を求めた。今回の成果は、従来無視していた、中性粒子によるソース項を正確に取り入れることによって輸送モデルを見直し、粒子・熱輸送係数を修正した。その結果リミター端でのT$$_{i}$$=80eV,T$$_{e}$$=6eVの時の粒子拡散係数D$$_{bot}$$=0.6~0.7m$$^{2}$$/s、電子熱拡散係数$$chi$$$$_{bot(e)}$$=2.0~2.7m$$^{2}$$/s、イオン熱拡散係数$$chi$$$$_{bot(i)}$$=2.3~2.5m$$^{2}$$/sという値が得られた。この値は、ボーム拡散係数の数倍の値となっている。

論文

Transport model of boundary plasma and estimation of transport coefficients

上原 和也; 津島 晴*; 雨宮 宏*

Czechoslovak Journal of Physics, 48(SUPPL.S2), p.339 - 344, 1998/00

周辺プラズマはコアプラズマとの関連で調べられているが、イオン温度やフロー速度等についてのデータの欠如により、輸送特性の解明には、多くの不鮮明な点があった。JFT-2Mでは、新しく開発された2つのダブルプローブを用いて、周辺プラズマのイオン温度とフロー速度の径方向分布を測定することに成功しているので、これらのデータを用いて、周辺プラズマの輸送モデルを作り、粒子拡散係数$$D_{bot}$$、電子熱拡散係数$$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$、イオン熱拡散係数$$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$を評価することを試みた。その結果、OHプラズマでは、トロイダル磁場、1.25T、安全係数4の条件下で$$D_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 53m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$ $$simeq$$ 22m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 1.9m$$^{2}$$/sが得られ、NBI加熱時(加熱パワー0.3MW)は、同じ条件下で、$$D_{bot}$$ $$simeq$$ 1.7m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(e)}$$ $$simeq$$ 19m$$^{2}$$/s, $$chi$$$$_{bot}$$$$^{(i)}$$ $$simeq$$ 5m$$^{2}$$/sという値が得られた。

論文

Direct measurement of ion behavior using modified ion sensitive probe in tokamak boundary plasma

上原 和也; 津島 晴*; 雨宮 宏*; JFT-2Mグループ

Journal of the Physical Society of Japan, 66(4), p.921 - 924, 1997/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.66.921
 被引用回数：17 パーセンタイル：76.5(Physics, Multidisciplinary)

JFT-2Mトカマクにおける周辺プラズマで、改造型イオンセンシティブプローブを用いて、イオン温度と電子温度及びH$$alpha$$線の同時測定が成功裏に行われた。JFT-2Mの改造型イオンセンシティブプローブは、真空を破ることなく、電子の影響が制御できる障壁の高さを変えることができる。電子温度はイオンセンシティブプローブの電子障壁をラングミュアープローブとして用いることで測定され、イオン温度はイオンセンシティブプローブのイオン電極を用いて測定した。トカマクの周辺では、イオン温度は電子温度より高いという結果が得られ、ダイバータバイアスが印加されている時プラズマの閉じ込めが改善されている時は、イオン電流の減少がH$$alpha$$線の減少と呼応しているという結果が得られた。

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