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木島 滋; Leonard, A. W.*; 石島 達夫*; 清水 勝宏; 鎌田 功*; Meyer, W. H.*; 櫻井 真治; 久保 博孝; 細金 延幸; 玉井 広史
Plasma Physics and Controlled Fusion, 43(7), p.959 - 983, 2001/07
被引用回数：30 パーセンタイル：66.91(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのボロメータ計測とダイバータ放射の2次元トモグラフィー(画像処理)解析に関する報告である。真空容器内蔵型を改良し、さらにトモグラフィー処理プログラムの開発に成功した結果、ダイバータ放射の2次元分布画像が得られるようになった。解析の結果はJT-60Uのダイバータ配位と整合がとれており、別途測定した放射幅の結果とも矛盾のない分布であった。JT-60Uの代表的な実験結果の解析から次のようなことが明らかになった。密度の高い長パルスのHモード放電では、内側から外側にかけてほぼ一様なダイバータ放射の分布が実現できていること、また負磁気シアモードへの不純物注入実験では、ネオンよりアルゴンの方がよりコアプラズマに近い高温部まで広範囲に放射冷却作用が行っている様子などを可視的にとらえることができた。
櫻井 真治; 久保 博孝; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 玉井 広史; 石島 達夫*; 木島 滋; 伊丹 潔; 逆井 章; 東島 智; et al.
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.1002 - 1008, 2001/03
被引用回数：15 パーセンタイル：71.2(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60UのW型ダイバータで不純物ガス入射実験を行い、主プラズマ中の不純物粒子の輸送特性を評価した。また、不純物ガスによる主プラズマ周辺部の放射促進の効果を調べた。(1)ガスパフ変調法を用いてELMy H-modeと内部輸送障壁が有る負磁気シアについてHe及びNeの輸送特性を調べた。内部輸送障壁では拡散係数が約1/10に低下するとともに高Z不純物ほど内向きの対流速度が大きくなることを示した。(2)ELMy H-modeにArガスを入射し主プラズマ周辺部の放射損失を促進すると、少ない重水素供給量でプラズマ密度が上昇し、温度が高く保たれ、高密度領域で閉じ込め性能の劣化を避けることができた。Ar入射時には高密度で蓄積エネルギー中の熱化成分が増加することを示した。また、Ar入射時にELMの周期が延びるが、外側ダイバータへ流入する個々のELMの熱量は増加せず、プラズマ対向機器の負荷が低減されることを示した。
久保 博孝; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸; 木島 滋; 玉井 広史; 東島 智; 逆井 章; 竹永 秀信; 伊丹 潔; 清水 勝宏; et al.
Nuclear Fusion, 41(2), p.227 - 233, 2001/02
被引用回数：53 パーセンタイル：81.56(Physics, Fluids & Plasmas)高加熱入力を伴う大型トカマク装置において高い放射損失と高い閉じ込め性能を有する高密度プラズマを実証することが、国際熱核融合実験炉(ITER)開発の重要な物理課題である。JT-60Uでは、ITERの標準運転シナリオであるELMy Hモードに、Arを入射することによって、Greenwald限界の約70%の密度まで比較的対閉じ込め改善度(H
~1.4)を得た。この時、放射損失パワーは加熱パワーの約80%に達し、ダイバータプラズマは非接触状態になった。また、先進運転シナリオとして期待される負磁気シアプラズマに対しては、内部輸送障壁を維持しつつ、Ar入射によって放射損失パワーを加熱パワーの約65%に増加した。
石島 達夫
JAERI-Research 2000-015, p.94 - 0, 2000/03
JAERI-Research-2000-015.pdf:3.4MB
核融合炉においては、非接触ダイバータが標準シナリオと考えられている。しかしながら、非接触ダイバータの運転領域は不純物が炉心プラズマに混入してしまう局所的に放射損失が高くなる現象(MARFE)に近接しており、MARFEの回避法が課題となっていた。本論文は、分光学的な解析から境界プラズマ層のプラズマ流がダイバータ領域に不純物を留めMARFEを回避するために重要であることを初めて明らかにした。通常のトカマク放電では異常拡散が支配的であり、新古典拡散理論で予測される不純物の選択的な中心への蓄積は観測されない。閉じ込めのよい負磁気シア放電においては、電子密度、電子温度、イオン温度が中心領域で増大し、この時、炭素密度及び放射パワーも中心領域で増大していることに着目し、分光学的な計測及び解析を行った。その結果、炭素不純物の増加量は、新古典拡散理論でほぼ説明できることを明らかにした。閉じ込め改善度が高い負磁気シア放電の場合、~1秒程度の定常維持が続くと中心において不純物が蓄積することにより閉じ込め性能に影響を与える可能性がある。また本研究では炉心のパワーバランスの理解のために重要である放射パワーの解析を行い、不純物と重水素イオンによる制動放射で説明が可能であることを明らかにした。
石島 達夫*; 久保 博孝; 嶋田 道也; 木島 滋; 東島 智; 細金 延幸; 逆井 章; 伊丹 潔; 杉江 達夫; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(9), p.1155 - 1166, 1999/09
被引用回数：13 パーセンタイル：42.45(Physics, Fluids & Plasmas)ダイバータ改造後に行った放射ダイバータ実験において、ネオンガスパフを用いた時のネオン不純物の挙動、放射損失を解析した。ダイバータ領域におけるネオンスペクトルの同定を行い、3価イオンから7価イオンまでのスペクトルを確認した。これらのスペクトルによる放射損失を評価し、ボロメータによる放射損失と比較検討を行った。また、ダイバータ排気を止めることにより、局所的に放射損失が高い領域(MARFE)が形成され、6価より高い価数のネオンの発光強度のみが上昇することを確認した。このことは、ダイバータ排気を止めたことにより、プラズマ流速及び摩擦力が減少し、温度勾配により不純物が上流に向かって移動していると考えられる。
東島 智; 久保 博孝; 杉江 達夫; 清水 勝宏; 逆井 章; 朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 細金 延幸; 木島 滋; 玉井 広史; et al.
Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.1078 - 1083, 1999/00
被引用回数：7 パーセンタイル：49.7(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uでは、ダイバータを「開型」から「ドーム付傾斜ターゲット方式のW型」へと改造した。この改造で特徴的な構造物の一つであるダイバータドームの目的は、プライベート領域から化学スパッタリングで発生した炭化水素(メタン等)がX点付近に容易に到達するのを妨げ、不純物の主プラズマへ混入を抑制することである。改造後の実験において、この目的のとおり、X点付近の炭化水素が減少しているとの初期的な結果を得ており、現在計算コードを使用して詳細な解析を行っている。また改造後には、内側プライベート領域からのダイバータ排気が可能となった。主プラズマからのガスパフとダイバータ排気を同時に行う(パフ&排気)と、周辺プラズマ(SOL)にイオン流が生じ、ダイバータ部で発生した不純物の遮蔽が可能であろうと推測される。初期的な実験結果では、上記の効果が示唆された。しかし、すべての実験データでこの効果が見られる訳ではなく、現在再検討中である。今回の発表では、炭素不純物に関してダイバータ改造前後を比較しながら、ダイバータドームによる炭化水素抑制の効果、パフ&排気による炭素不純物遮蔽の効果について講演する。
朝倉 伸幸; 細金 延幸; 伊丹 潔; 逆井 章; 櫻井 真治; 嶋田 道也; 久保 博孝; 東島 智; 清水 勝宏; 竹永 秀信; et al.
Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.182 - 188, 1999/00
被引用回数：66 パーセンタイル：96.68(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uにおけるオープン型ダイバータからW型ダイバータへの形状変化によるデタッチメントの発生とエネルギー閉じ込め特性への効果について調べた。(1)ダイバータ・デタッチメント時のプラズマ測定を精度よく行い、同じ主プラズマ密度でも、ダイバータで密度が増加し、温度から5eV程度まで低下することを観測した。(2)周辺部でのプラズマ流の方向について大型トカマクでは初めて測定した。放射損失分布の内外非対称性か、プラズマ流の方向に関係することを明らかにした。(3)ダイバータ部での粒子リサイクリングはW型が大きく、主プラズマ周辺部の粒子リサイクリングは、1/2程度に低下していることを観測した。ダイバータ部からの粒子の逆流を低減できた。(4)密度増加に伴いELMy Hモードの閉じこめ改善度は依然と同様低下する。W型改造により周辺部での中性粒子密度を1/2~1/3に低下できたが、閉じこめ改善効果は少ない。今後、ダイバータ部からの逆流やバッフル部からの粒子源を減少させることが必要である。
細金 延幸; 玉井 広史; 東島 智; 久保 博孝; 逆井 章; 竹永 秀信; 伊丹 潔; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸; 木島 滋; et al.
Journal of Nuclear Materials, 266-269, p.296 - 301, 1999/00
被引用回数：14 パーセンタイル：70.54(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60UのW型ダイバータの内側ダイバータからの排気に関する運転性能について報告する。プライベート領域における中性粒子に対して、ドームは内側、外側ダイバータ・チャンネルを分離するため、内側排気がうまく働いた。18MW NBI加熱によるELMyHモードでは、内側排気が効果的な運転領域はSOLパワーの約70%の放射損失が得られる範囲まで延びている。内側ダイバータ領域におけるリサイクリングに対する排気の割合は約3%と評価される。主プラズマガスパフと排気の組合せによって主プラズマ中の炭素不純物が低減されることを定性的に示すことができた。これは、SOLフローが不純物低減に効果があることを示すものと考えられる。
久保 博孝; 東島 智; 竹永 秀信; 清水 勝宏; 熊谷 晃*; 石島 達夫*; 鈴木 慎悟*; 伊丹 潔; 杉江 達夫; 逆井 章; et al.
Proc. of 1998 ICPP & 25th EPS Conf. on Contr. Fusion and Plasma Physics, 22C, p.427 - 430, 1998/00
近年、非接触ダイバータ・プラズマでは重水素イオンの体積再結合が重要な過程であると言われているが、再結合によるイオンのシンクを定量的に評価した研究はほとんどない。JT-60Uの部分非接触ダイバータ・プラズマにおいて、重水素のバルマー系列のスペクトル線強度を測定し、衝突・放射モデルを用いて解析することにより、再結合によるイオン・シンクが電離によるイオン・ソースの1-3%程度しかないことを明らかにした。また、JT-60Uのダイバータ・プラズマでは1-2eV程度の運動エネルギーを有するヘリウム原子が観測されているが、この原子は主プラズマのヘリウム混合率及びヘリウム排気効率に大きな影響を与えると考えられるので、その生成過程に関して弾性散乱を考慮した中性粒子輸送コードを用いて調べた。その他、炭素不純物の輸送に対するダイバータ・ドームの効果について報告する。
細金 延幸; 久保 博孝; 東島 智; 伊丹 潔; 清水 勝宏; 竹永 秀信; 玉井 広史; 木島 滋; 朝倉 伸幸; 櫻井 真治; et al.
Proceedings of 17th IAEA Fusion Energy Conference (CD-ROM), 4 Pages, 1998/00
JT-60UのW型ダイバータの特長である内側排気とプライベートドームの役割を調べた。その結果、次のことを観測した。内側排気は、ダイバータの内側粒子リサイクリングが促進される接触ダイバータ及び部分的な非接触ダイバ-タ状態において有効に機能する。主プラズマガスパフと内側排気を組み合わせることにより、プラズマに存在する炭素不純物を低減できる。プライベートドームの炭化水素の輸送に対する幾何形状効果について、CDバンド強度分布の分光計測と実験データに基づく計算機シミュレーションにより、その存在を確認した。
