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浦野 創; 藤田 隆明*; 井手 俊介; 宮田 良明; 松永 剛; 松川 誠
Fusion Engineering and Design, 100, p.345 - 356, 2015/11
被引用回数：16 パーセンタイル：79.46(Nuclear Science & Technology)JT-60SAにおけるプラズマ着火及び電流立ち上げシナリオを開発した。真空容器や安定化板等の容器内導体構造物に発生する渦電流はプラズマ着火直後のプラズマ電流値(
kA)程度にまで増加し、誤差磁場を強める働きをする。100%及び50%の初期励磁において着火条件を満足するシナリオを作成した。プラズマ位置制御のためには垂直磁場を生成する必要があるが、初期プラズマでは渦電流による逆方向の垂直磁場が大きいため、これを打ち消すための外側コイル電流の最適化を行った。プラズマ電流と鎖交磁束で決まるダイバータ配位への移行条件を検討し、初期励磁から着火、電流立ち上げ、ダイバータ移行をスムーズにつなぐ運転シナリオを作成した。
浦野 創; 滝塚 知典*; 相羽 信行; 菊池 満; 仲野 友英; 藤田 隆明; 大山 直幸; 鎌田 裕; 林 伸彦; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 53(8), p.083003_1 - 083003_8, 2013/08
被引用回数：30 パーセンタイル：78.37(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおいて軽水素・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。重水素のエネルギー閉じ込め時間は軽水素のそれより約1.2-1.3倍長いことがわかった。プラズマ熱エネルギーを一定にした比較を行った場合、密度・温度分布が両者で一致したが、一方で軽水素時には高パワー入力を要した。そのときの軽水素のイオンの熱伝導流束は重水素時の約2倍であった。したがって、軽水素のイオン熱拡散係数も同様に約2倍に増加した。重水素のイオン温度勾配特性長は軽水素時と比較して約1.2倍程度短くなることを示した。また、ペデスタル圧力は水素同位体種によらず全ポロイダルベータによって決まることを示した。コア部の温度分布はペデスタル温度が境界条件となって決まり、一方でペデスタル圧力は全ポロイダルベータで決まるため、重水素時の短いITGスケール長によるコア部の高温化がコア部及びペデスタル部を含めた全領域での閉じ込め改善を引き起こしていることを示した。
宮田 良明; 鈴木 隆博; 井手 俊介; 浦野 創; 藤田 隆明
Plasma and Fusion Research (Internet), 8(Sp.1), p.2405109_1 - 2405109_6, 2013/08
精密なプラズマ位置制御は安全かつ安定したプラズマ運転において重要な課題である。JT-60SAにおけるプラズマ平衡制御手法の研究のため、プラズマ平衡制御シミュレータの開発を進めている。平衡制御シミュレータは平衡計算部と制御コントローラ部で構成される。今回、プラズマ電流制御のシミュレーションのため、磁束消費に無撞着なプラズマ電流を求められるようにした。平衡制御シミュレータを用いて開発したプラズマ電流立ち上げ時のJT-60SA運転シナリオ波形及びプラズマ平衡制御の制御性を報告した。
井手 俊介; 相羽 信行; Bolzonella, T.*; Challis, C. D.*; 藤田 隆明; Giruzzi, G.*; Joffrin, E.*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 本多 充; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
Assessment of capabilities in controlling key plasma parameters to access and sustain a high normalized pressure plasma in JT-60SA has been carried out using predictive simulations with emphasis on controllability with actuators, including not only heating and current drive but also fueling and pumping system. It is confirmed that the safety factor profile, which is believed to play an important role for confinement improvement, can be prepared appropriately at the plasma current ramp-up phase in a wide extent within capability of the installed ECRF system. At the flat-top of a high pressure and high bootstrap current plasma, it is also confirmed that the installed NB system can modify the safety factor profile and the confinement property within the planned capabilities. It is confirmed that impurity seeding in the SOL and the divertor region can maintain the heat flux within the divertor heat tolerance keeping the separatrix density level acceptable.
Giruzzi, G.*; Garcia, J.*; 林 伸彦; Schneider, M.*; Artaud, J. F.*; Baruzzo, M.*; Bolzonella, T.*; Farina, D.*; Figini, L.*; 藤田 隆明; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
A coordinated Japan-EU modelling activity has started in order to provide predictive simulations of the main JT-60SA scenarios. The first results of this activity are discussed in this paper. This includes: (1) the critical comparison and benchmark of Japanese and EU H and CD codes, in particular of NBI codes for the complex injector configuration of the JT-60SA machine; (2) the validation of the main models and simulation framework used in both Japanese and EU integrated modelling suites of codes, based on selected reference discharges of JT-60U and JET, representing the main scenarios (H-mode, hybrid, advanced); (3) predictive modelling of JT-60SA scenario, using the 0.5-D code METIS.
浦野 創; 滝塚 知典*; 菊池 満; 仲野 友英; 藤田 隆明; 大山 直幸; 鎌田 裕; 林 伸彦; JT-60チーム
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/01
JT-60Uにおいて軽水素・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。重水素のエネルギー閉じ込め時間は軽水素のそれより約1.2-1.3倍長いことがわかった。プラズマ熱エネルギーを一定にした比較を行った場合、密度・温度分布が両者で一致したが、一方で軽水素時には高パワー入力を要した。そのときの軽水素のイオンの熱伝導流束は重水素時の約2倍であった。したがって、軽水素のイオン熱拡散係数も同様に約2倍に増加した。重水素のイオン温度勾配特性長は軽水素時と比較して約1.2倍程度短くなることを示した。
浦野 創; 滝塚 知典*; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 仲野 友英; 大山 直幸; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 52(11), p.114021_1 - 114021_10, 2012/11
被引用回数：21 パーセンタイル：64.59(Physics, Fluids & Plasmas)軽・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。同一加熱パワー条件下において、重水素の蓄積エネルギーは軽水素の約1.7-2.0倍であった。同一の蓄積エネルギーでは、軽水素で必要なパワーは重水素の約1.7倍であり、同一の電子密度,電子温度,イオン温度の空間分布が得られた。セパラトリクスを通過するパワーを一定にすると、軽水素のELM周波数は重水素の約2倍であった。また、重水素のペデスタル圧力は軽水素の約2倍であり、特に周辺温度の増加によるものである。ペデスタル圧力は全ポロイダルベータに比例する関係が得られ、これは同位体の種類に依存しないことがわかった。
浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 相羽 信行; 鎌田 裕; 藤田 隆明; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 52(10), p.103012_1 - 103012_7, 2012/10
被引用回数：2 パーセンタイル：8.79(Physics, Fluids & Plasmas)逆方向トロイダル回転とセパラトリクスを通過するパワーによるType-I ELM特性に対する統合的効果をJT-60U装置を用いて調べた。実験はプラズマ電流に対して順方向、無回転、逆方向の接線NBを入射し、その後垂直NBを用いたパワースキャンを実施した。ELM周波数はセパラトリクスを通過するパワーをとともに単調増加したが、垂直NBの入射時には比例関係よりも強い依存性が観測された。これは、垂直NBを入射すると、周辺部でのトロイダル回転速度を逆方向へシフトすることが原因であり、周辺トロイダル回転速度を一定にするとELM周波数は、接線NBの入射方向によらず、セパラトリクスを通過するパワーに比例することがわかった。
宮田 良明; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 井手 俊介; 浦野 創
Plasma and Fusion Research (Internet), 7, p.1405137_1 - 1405137_9, 2012/10
JT-60SA, ITER、及び将来の核融合炉において、プラズマ位置形状制御は重要な課題である。プラズマ位置形状制御の研究のため、平衡計算部と磁束制御コントローラにより構成されているシミュレータの開発した。制御シミュレータによりJT-60SAにおける等磁束制御手法を用いたプラズマ位置形状の模擬とコイル電流制御ロジックを最適化できる。プラズマ配位と内部パラメータ変化に対するプラズマ位置形状制御を模擬できることを実証した。
井手 俊介; 林 伸彦; 本多 充; 浦野 創; 鈴木 隆博; 宮田 良明; 相羽 信行; 白石 淳也; 栗田 源一; 藤田 隆明
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403131_1 - 2403131_4, 2012/09
JT-60SAでは、ITER定常運転やDEMO炉で要求される高規格化ベータプラズマの定常維持を主目標の一つとしている。原子力機構では、このような高規格化ベータプラズマの性能の評価を、種々の計算コードを用いて行っている。このようなプラズマの実現性を評価するには、プラズマ電流のフラットトップでの性能評価だけではなく、そのようなプラズマを得るためのパスがあるかどうか確かめることも重要である。このようなプラズマを得るには、プラズマ電流分布が重要であることがわかっている。本講演では、プラズマ電流立ち上げと形成できるプラズマ電流分布の形のバリエーションやその結果得られるプラズマの性能について報告を行う。
浦野 創; 滝塚 知典*; 菊池 満; 仲野 友英; 藤田 隆明; 林 伸彦; 大山 直幸; 鎌田 裕; JT-60チーム
Europhysics Conference Abstracts (Internet), 36F, p.P1.016_1 - P1.016_4, 2012/00
JT-60Uにおいて軽水素・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。重水素のエネルギー閉じ込め時間は軽水素のそれより約1.2-1.3倍長いことがわかった。プラズマ熱エネルギーを一定にした比較を行った場合、密度・温度分布が両者で一致したが、一方で軽水素時には高パワー入力を要した。そのときの軽水素のイオンの熱伝導流束は重水素時の約2倍であった。したがって、軽水素のイオン熱拡散係数も同様に約2倍に増加した。重水素のイオン温度勾配特性長は軽水素時と比較して約1.2倍程度短くなることを示した。
白木 文也*; 吉川 妙子*; 大島 明博*; 大島 雄二*; 高澤 侑也*; 福武 直之*; 大山 智子*; 裏川 達也*; 藤田 創*; 高橋 朋宏*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(15), p.1777 - 1781, 2011/08
被引用回数：8 パーセンタイル：53.37(Instruments & Instrumentation)イオン照射時のブラッグピーク付近での化学反応の局所性を利用して、傾斜的に親水基が導入された燃料電池用新規プロトン交換膜材料を創製し、燃料電池特性を評価した。フッ素系高分子材料にXe
照射を真空・室温下で行い、ブラッグカーブに沿ったLETの違いを利用して傾斜的なラジカル生成を誘起した。照射後、スチレンモノマーをグラフト反応させ、スルホン化処理することで親水基の傾斜的な分布を有するプロトン交換膜を得た。これを用いて作製した膜/電極接合体は、特に電圧の安定性が従来のものよりも優れていることが明らかとなり、燃料電池の性能向上に繋がると期待される。
Litaudon, X.*; 坂本 宜照; de Vries, P. C.*; Salmi, A.*; Tala, T.*; Angioni, C.*; Benkadda, S.*; Beurskens, M. N. A.*; Bourdelle, C.*; Brix, M.*; et al.
Nuclear Fusion, 51(7), p.073020_1 - 073020_13, 2011/07
被引用回数：8 パーセンタイル：34.5(Physics, Fluids & Plasmas)内部輸送障壁の発生機構や構造形成は、装置や運転シナリオによって多様性があることが知られている。その多様性を理解するために、装置サイズがほぼ同じのJT-60と英国のJET装置において、同様の運転シナリオで形成した内部輸送障壁の輸送特性の比較を行った。特に、両装置のプラズマ形状,規格化衝突周波数,規格化ラーモア半径等の無次元変数を揃えた場合に着目した。その結果、内部輸送障壁の形成機構については、共通の形成条件があるが、定常状態での密度分布に大きな差異があることが明らかになった。この差異は、中心付近の磁気シアの違いに起因していると考えられる。
鎌田 裕; Barabaschi, P.*; 石田 真一; 井手 俊介; Lackner, K.*; 藤田 隆明; Bolzonella, T.*; 鈴木 隆博; 松永 剛; 吉田 麻衣子; et al.
Nuclear Fusion, 51(7), p.073011_1 - 073011_11, 2011/07
被引用回数：64 パーセンタイル：92.1(Physics, Fluids & Plasmas)The JT-60SA device has been designed as a highly shaped large superconducting tokamak with variety of plasma actuators (heating, current drive, momentum input, stability control coils, RMP coils, W-shaped divertor, fuelling, pumping etc) in order to satisfy the central research needs for ITER and DEMO. In the ITER- and DEMO-relevant plasma parameter regimes and with the DEMO-equivalent plasma shapes, JT-60SA quantifies the operation limits, plasma responses and operational margins in terms of MHD stability, plasma transport and confinement, high energy particle behaviors, pedestal structures, SOL and divertor characteristics. By integrating advanced studies in these research fields, the project proceeds "simultaneous and steady-state sustainment of the key performances required for DEMO" with integrated control scenario development applicable to the highly self-regulating burning high beta high bootstrap current fraction plasmas.
小島 有志; 大山 直幸; 坂本 宜照; 鎌田 裕; 浦野 創; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 相羽 信行; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 49(11), p.115008_1 - 115008_8, 2009/11
被引用回数：21 パーセンタイル：60.23(Physics, Fluids & Plasmas)本論文は、ITERにおけるダイバータ設計の大きな問題となっているELMによる熱負荷をELM制御によって低減するための物理研究の成果である。新たにプラズマ周辺部の電子密度及びイオン温度を高時間・空間分解能を有する計測器を開発し、その実験結果からトロイダル回転によるELMの変化を観測した。本計測によりELMサイクル中の圧力分布が初めて詳細に観測でき、プラズマ回転をプラズマ電流と逆方向にすることによりtype I ELMによる密度崩壊が小さくなることを示し、その原因がプラズマ周辺部の圧力勾配の違いであることを示した。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。
浦野 創; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 神谷 健作; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 大山 直幸; 松永 剛; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095006_1 - 095006_7, 2009/09
被引用回数：7 パーセンタイル：27.56(Physics, Fluids & Plasmas)トカマクにおけるプラズマ電流分布によるHモードプラズマの熱輸送及び周辺ペデスタル構造への影響について調べた。高
のHモードプラズマにおいて高閉じ込め性能が得られることがわかった。電子密度及び電子温度分布が中心ピークする傾向が見られた。コアプラズマの閉じ込め改善度はに強く依存して増加することがわかった。この高化による高閉じ込めはコア部の閉じ込め改善によるものであり、周辺ペデスタル圧力に大きな変化は見られなかった。電流分布のスキャン及び電流値のスキャンの両方で、コアプラズマのエネルギー閉じ込め性能はコア部のポロイダル磁場強度の増加に伴って向上することがわかった。磁気シアの影響については今後の課題である。
松川 誠; 菊池 満; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 林 孝夫; 東島 智; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.795 - 803, 2008/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72.86(Nuclear Science & Technology)JT-60SAは、日欧の幅広いアプローチの下で建設する完全超伝導トカマク装置で、ITERや原型炉への貢献を目指している。2007年の両極の国会批准後、実質的には既に建設段階に移行している。JT-60SAは、既存の建屋,電源,プラズマ加熱装置,計測装置などの、JT-60U設備の最大限の有効利用が前提であり、完全に新作する主たる機器は本体装置のみである。最大プラズマは電流5.5MAで、プラズマ主半径3.06m,アスペクト比2.65,非円形度1.76,三確度0.36である。最大プラズマ加熱入力41MW,プラズマ電流のフラットトップ時間は100秒間である。本論文では、トカマク装置本体だけでなく、プラズマ加熱装置や遠隔保守装置の設計などについても言及するとともに、EUとの技術的な議論を踏まえて行った超伝導導体に関する最近の設計変更案などを紹介し、装置の全体像を明らかにする。
浦野 創; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 神谷 健作; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 大山 直幸; 松永 剛; et al.
Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10
トカマクにおけるプラズマ電流分布によるHモードプラズマの熱輸送及び周辺ペデスタル構造への影響について調べた。高
のHモードプラズマにおいて高閉じ込め性能が得られることがわかった。電子密度及び電子温度分布が中心ピークする傾向が見られた。コアプラズマの閉じ込め改善度はに強く依存して増加することがわかった。この高化による高閉じ込めはコア部の閉じ込め改善によるものであり、周辺ペデスタル圧力に大きな変化は見られなかった。電流分布のスキャン及び電流値のスキャンの両方で、コアプラズマのエネルギー閉じ込め性能はコア部のポロイダル磁場強度の増加に伴って向上することがわかった。磁気シアの影響については今後の課題である。
浦野 創; 竹永 秀信; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 48(8), p.085007_1 - 085007_9, 2008/08
被引用回数：9 パーセンタイル：35.34(Physics, Fluids & Plasmas)Hモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能向上の仕組みを理解するために、プラズマコア部の熱輸送とトロイダル回転の関係を調べた。プラズマコア部の熱輸送は、トロイダル回転分布の変化に対して、自己相似的な温度分布を保つように変化することがわかった。一方で、順方向トロイダル回転の増加とともにペデスタル圧力は増加した。これらの結果から、Hモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能の向上は、ペデスタル圧力の上昇に伴うペデスタルエネルギーの増加、並びにペデスタル温度上昇を伴う温度分布の硬直性によってもたらされるコア部の熱輸送低減によって決まることがわかった。プラズマコア部におけるトロイダル回転分布の熱輸送に対する局所的な影響は非常に小さいことがわかった。
竹永 秀信; 小川 雄一*; 滝塚 知典; 矢木 雅敏*; 山田 弘司*; 坂本 宜照; 東井 和夫*; 福田 武司*; 福山 淳*; 藤田 隆明; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 84(7), p.465 - 467, 2008/07
2008年の春季に、ITPAに関する5つの会合が開催された。「閉じ込めデータベースとモデリング」と「輸送物理」の2会合は、オークリッジ国立研究所で行われ、グループ間の合同会合も多数開かれた。「MHD」の会合は日本原子力研究開発機構の那珂核融合研究所で開催され、日本側参加者は30名を超えた。「周辺及びペデスタルの物理」の会合は、サンディエゴのジェネラルアトミックス社で行われた。「定常運転」の会合は、ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学で行われた。次回会合は、「輸送物理」「閉じ込めデータベースとモデリング」と「周辺及びペデスタルの物理」が合同で2008年10月20-23日(「周辺及びペデスタルの物理」は10月20-22日)にイタリアのミラノで、「MHD」と「定常運転」が合同で2008年10月20-22日にスイスのローザンヌにて開催される予定である。
