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吉田 麻衣子; 田中 謙治*
プラズマ・核融合学会誌, 88(11), p.663 - 665, 2012/11
JT-60SAでは、電子加熱主体,低トルク入力,低中心粒子補給,低衝突周波数でかつ小ジャイロ半径,高ベータ値,高閉じ込めの実験を、ITERや原型炉と同形状で行うことができる。これらの特徴を活かし、輸送と閉じ込めに関するITER及び原型炉での課題解決に貢献する。ITER及び原型炉ではアルファ粒子加熱による電子加熱が支配的であるため、JT-60SAでは電子サイクロトロン加熱や負イオン源中性粒子ビーム加熱を用いて電子加熱主体化での輸送特性や乱流の振る舞いを調べる。ITER及び原型炉では、低粒子補給条件下での密度分布制御と不純物蓄積の抑制が最重要課題であるため、JT-60SAでは高密度におけるペレット入射時の粒子輸送特性の研究、拡散粒子束と対流粒子束の評価と密度分布への寄与を明らかにする。さらに、電子加熱や密度分布に対する不純物粒子の輸送を理解し、不純物粒子の制御方法を開発する。その他、ITERや原型炉に近い運転領域での閉じ込めスケーリングの構築や、小トルク入力下での自発回転の物理機構の解明等を行い、ITER及び原型炉での輸送特性の予測と運転領域開発に貢献する。
flows in helical plasmas渡邉 智彦*; 沼波 政倫*; 洲鎌 英雄*; 佐竹 真介*; 松岡 清吉*; 石澤 明宏*; 前山 伸也; 田中 謙治*
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2012/10
Gyrokinetic simulation of ion temperature gradient turbulence and zonal flows for helical plasmas has been validated against the Large Helical Device experiments with high ion temperature, where a reduced modeling of ion heat transport is also considered. It is confirmed by the entropy transfer analysis that the turbulence spectrum elongated in the radial wavenumber space is associated with successive interactions with zonal flows. A novel multi-scale simulation for turbulence and zonal flows in poloidally-rotating helical plasmas has demonstrated strong zonal flow generation byturbulence, which implies that turbulent transport processes in non-axisymmetric systems are coupled to neoclassical transport through the macroscopic flows determined by the ambipolarty condition for neoclassical particle fluxes.
若狭 有光*; 福山 淳*; 村上 定義*; 三木 真幸*; 横山 雅之*; 佐藤 雅彦*; 登田 慎一郎*; 舟場 久芳*; 田中 謙治*; 居田 克巳*; et al.
Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03
An integrated transport simulation code for helical plasmas, TASK3D, is developed and applied to LHD plasmas. Neoclassical transport in helical plasmas is evaluated by the neutral-network-based neoclassical transport database, DGN/LHD. Five anomalous transport models are included and the estimated temperature profiles with experiments are compared. We also take into account the differential equation for the radial electric field 
into TASK3D. The obtained electron and ion thermal diffusivities with the Alcator, Bohm, and gyro-Bohm models indicate anomalous thermal transport dominates for electrons, while neoclassical thermal transport plays a crucial role for ions. TASK/TX, solving surface-averaged multi-fluid equations, is also applied to the LHD plasma to examine the time evolution of and plasma rotation. The transition between the electron and ion roots, and the radial structure of has been demonstrated self-consistently.
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。
諫山 明彦; 榊原 悟*; 古川 勝*; 松永 剛; 山崎 耕造*; 渡邊 清政*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; 田村 直樹*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 86(6), p.374 - 377, 2010/06
この会合報告は、2010年春に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"MHD安定性", "輸送と閉じ込め物理", "統合運転シナリオ", "ペデスタル物理"及び"高エネルギー粒子物理"の計5グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。
長壁 正樹*; 篠原 孝司; 東井 和夫*; 藤堂 泰*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 山本 聡*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 85(12), p.839 - 842, 2009/12
この会合報告は、2009年秋に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"高エネルギー粒子物理", "輸送と閉じこめ物理", "ペデスタル物理", "MHD安定性", "計測"、及び"統合運転シナリオ"の計6グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験結果報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09
被引用回数：29 パーセンタイル：72.01(Physics, Fluids & Plasmas)LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 稲垣 滋*; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 松永 剛; 坂本 隆一*; 田中 謙治*; 井手 俊介; 藤田 隆明; et al.
Nuclear Fusion, 49(1), p.015005_1 - 015005_7, 2009/01
被引用回数：13 パーセンタイル：45.06(Physics, Fluids & Plasmas)LHDとJT-60Uの内部輸送障壁プラズマにおけるダイナミック輸送解析について述べる。ダイナミック輸送解析とは、外部加熱による過渡応答中の輸送解析である。両装置において、内部輸送障壁プラズマへの遷移に伴い、その内側領域における温度分布の平坦化(輸送の増大)を同定した。また、内部輸送障壁領域の温度分布の曲率が正から負へ自発的に遷移する現象を観測した。これらの現象は、今後さらなる分析を要するが、空間的な乱流輸送の強い相互作用を示唆している。
井戸村 泰宏; 吉田 麻衣子; 矢木 雅敏*; 田中 謙治*; 林 伸彦; 坂本 宜照; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 相羽 信行; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 84(12), p.952 - 955, 2008/12
2008年の秋季に、ITPAに関する6つの会合(「輸送と閉込め物理」,「周辺及びペデスタル物理」,「MHD安定性」,「統合運転シナリオ」,「高エネルギー粒子物理」,「スクレイプオフ層及びダイバータ物理」)が開催された。前回までのグループが再編成されグループ名も改称されるとともに、新議長,新副議長が就任し、各国の委員も更新された。各会合の詳細と次回会合の予定(開催日程,場所)等を報告する。
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*; 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。
田中 秀隆; 長尾 美春; 大沢 謙治; 佐藤 政四
JAEA-Review 2007-019, 37 Pages, 2007/03
JAEA-Review-2007-019.pdf:3.2MB
JMTRを用いた照射試験では、中性子照射量等の照射パラメータを精緻に制御,予測,評価する先進的な照射試験が増加してきている。これに伴い照射試験用のキャプセルの内部構造も複雑化してきた。本報告書では、これまでJMTRの照射試験用キャプセルに対して行われてきた放射線透過試験,浸透探傷試験,超音波探傷試験等の非破壊検査の手法について概説するとともに、JMTR改修後に照射試験を行う場合のキャプセルの内部構造の確認方法について検討した結果を報告するものである。
居田 克巳*; 藤田 隆明; 福田 武司*; 坂本 宜照; 井手 俊介; 東井 和夫*; 稲垣 滋*; 下妻 隆*; 久保 伸*; 出射 浩*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(5A), p.A45 - A50, 2004/05
被引用回数：19 パーセンタイル：53.39(Physics, Fluids & Plasmas)LHDプラズマとJT-60Uプラズマでは低密度プラズマにECHの追加熱を行うと、中心電子温度が上昇し電子系の内部輸送障壁が形成され、電子温度勾配が大きくなる。プラズマの主半径を温度勾配のスケール長で割った値(R/LTe)が電子温度勾配モデルから想定される一つの指標として用いられている。密度で規格化したECHのパワーによってこのR/LTeがどのように変化するかを調べた。LHDプラズマでは、あるパワーにてR/LTeが急激に増大し、内部輸送障壁形成に必要なECHパワーのしきい値の存在を示しているのに対し、JT-60Uのプラズマでははっきりしたしきい値が観測されなかった。この違いは輸送障壁形成機構の違いを示していると考えられる。一方、輸送障壁形成時の電子温度分布にも、LHDプラズマとJT-60Uプラズマで差が観測されている。JT-60Uプラズマでは輸送障壁が形成されるにつれて、プラズマの中心部の温度に平坦化が見られるが、LHDプラズマでは平坦化が観測されていない。これは回転変換分布(q分布)の違いが原因と考えられる。
竹永 秀信; 大山 直幸; 藤田 隆明; 山田 弘司*; 西村 清彦*; 田中 謙治*; 坂本 隆一*
Annual Report of National Institute for Fusion Science; April 2003 - March 2004, P. 12, 2003/10
JT-60UとLHDにおいて、高密度領域での閉じ込め劣化及び粒子輸送について比較した。高密度領域での閉じ込め劣化に関しては、回転変換から求められる等価的なヘリカル系でのグリーンワルド密度とISS95スケーリングからの改善度との関係を磁気軸3.6mのLHDプラズマにおいて調べた。LHDでは最外殻磁気面近傍で回転変換が急激に増加するため、LHDでの密度限界スケーリング近傍のデータでもグリーンワルド密度比(f
)は0.6程度にとどまっている。閉じ込め改善度は、f
0.1ではfが大きくなるにつれて低下する傾向にある。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、f0.3-0.4でLモードからの閉じ込め改善度の低下が同様に観測される。粒子輸送に関しては、磁気軸3.9mのLHDプラズマにNBとEC加熱を行った場合とJT-60UプラズマにEC加熱のみを行った場合の比較を行った。LHDではホローな密度分布が観測されており、外向きの対流速度があるものと思われる。ガスパフモジュレーション実験から粒子輸送係数の導出を試みたが、変調成分の振幅と位相の両方の分布を満足する拡散係数と対流速度は得られなかった。一方、JT-60Uではピークした密度分布が観測されており、中心部に粒子源がないために内向き対流速度が存在していると考えられる。
吉田 宏*; 西 謙治*; 磯辺 隆寿*; 坂野 且典*; 沢内 至武*; 清水 保明*; 塩崎 信久*; 田中 協一*; 古市 光昭*
PNC TJ1100 93-002, 118 Pages, 1993/02
高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために掘削した地下構造物を人工バリア材の一つである埋戻し材、プラグ材、グラウト材等により閉鎖し(以下「シーリング」と呼ぶ)、廃棄体の隔離性能を長期にわたって確保する必要がある。本年度の研究成果を以下に示す。1)ベントナイトを主材とする圧縮固化体の物性値(強度、圧密特性、膨潤特性、透水性、熱物性)をまとめ、粘土のせん断圧密挙動を記述する構成式に必要な土質パラメータを整備する観点から、今後行うべき試験の検討を行った。また、透水係数の温度依存性や熱伝導率モデルに関する評価を行った。2)基本的な地下水挙動を把握するために、処分場を掘削し、埋戻し材(ベントナイト、砂)で埋め戻す場合の地下水位低下及び再冠水現象を解析的に検討した。3)従来のダムグラウトの経験に基づいて、原位置でのグラウト試験計画を立て、室内試験においてベントナイトスラリーによる粘土系グラウトの注入試験を行った。
吉田 宏*; 西 謙治*; 磯辺 隆寿*; 坂野 且典*; 沢内 至武*; 石原 和夫*; 中島 健一*; 田中 協一*; 古市 光昭*
PNC TJ1100 92-002, 85 Pages, 1992/02
高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために掘削した坑道(処分坑、処分坑道、連絡坑道、接続坑道等)を人工バリア材の一つである埋戻し材、プラグ材、グラウト材等により閉鎖し(以下「シーリング」と呼ぶ)、廃棄体の隔離性能を確保する必要がある。本年度は、我が国の地質環境条件を考慮して粘土系材料等の物性試験を継続して実施するとともに、シーリングに関する概念検討を実施し、埋戻し、プラグ、グラウトなどに関する概念を検討した。さらに、室内及び原位置において行うべきシーリング試験に関する試験設計を実施した。
竹永 秀信; 浦野 創; 田中 謙治*
no journal, ,
JT-60UのELMy Hモード及び負磁気シアプラズマにおいて、中心粒子供給の密度分布への影響を調べた。粒子供給が少ない負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)加熱と粒子供給がない電子サイクロトロン波(EC)加熱主体時の密度分布を、粒子供給がある正イオン源中性粒子ビーム(P-NB)加熱時と比較した。ELMy Hモードプラズマでは、規格化半径r/a=0.2と0.8での密度の比で密度ピーキング度を定義し、その実効的衝突周波数依存性を調べた。ここで、実効的衝突周波数は電子-イオン間衝突周波数と湾曲ドリフト周波数の比であり、イオン温度勾配モードや捕捉電子モード等の乱流揺動成長率の指標である。P-NB加熱時には、実効的衝突周波数が小さいほど、密度ピーキング度は増加した。N-NBとEC加熱主体時にもピークした密度分布が観測されており、ピーキング度はP-NB加熱時と同程度であった。一方、負磁気シアプラズマでは、プラズマ電流立ち上げ時の加熱をN-NBとEC加熱主体とした場合でも、イオン温度と密度に内部輸送障壁が形成された。立ち上げ時の加熱をP-NBとした場合と比較すると、粒子供給分布は異なるが密度分布はほぼ同じであった。これらの結果により、中心粒子補給の密度分布への影響は小さいことを明らかにした。
渡邊 清政*; 鈴木 康浩*; 山口 太樹; 成原 一途*; 田中 謙治*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*; 榊原 悟*; 森崎 智宏*; 中島 徳嘉*; et al.
no journal, ,
プラズマ境界の位置,形状の同定は、実験で得られているMHD平衡配位の同定のために重要である。しかし、対称性のないヘリカル系プラズマでは厳密な意味での磁気面は存在しない。プラズマ境界の一つの指標として、真空磁場における"OMFS(最外殻磁気面;きれいに閉じた最大の磁気面)"が用いられることがあるが、ダイバータ配位においては、ベータ値が低い場合でも"OMFS"の外のストキャスティック領域で有意なプラズマ圧力が観測されている。以上のような理由で、ヘリカルダイバータ配位プラズマにおいてベータ値が有限な場合の境界同定手法は確立していない。本論では、ダイバータ配位のヘリオトロンプラズマのコア領域のMHD平衡配位を同定する観点から、計測結果と矛盾の少ないプラズマ境界位置,形状を同定する手法を確立することを目的とし、LHD実験において実効的な「プラズマ境界」位置を電子温度,電子密度分布計測から同定し、それがベータ値の上昇とともにどのように変化するかを調べた。その結果を入れ子状の磁気面の存在を前提にしない実座標3次元MHD平衡コードHINTによる解析結果と比較して得られた結果について報告する。
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。
