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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; 竹永 秀信; 大山 直幸; 伊藤 公孝*; 吉沼 幹朗*; 稲垣 滋*; 小渕 隆*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; et al.
Physical Review Letters, 101(5), p.055003_1 - 055003_4, 2008/08
被引用回数：33 パーセンタイル：79.32(Physics, Multidisciplinary)JT-60Uトカマクの負磁気シアプラズマの内部輸送障壁において、異なるイオン温度分布の空間2回微分で特徴付けられる2つの準安定状態間を自発的に遷移する現象が観測された。遷移フェーズでは、イオン温度分布の空間2回微分から評価した曲率の非対称係数が、対称曲率の場合の0.08から非対称曲率の場合の-0.43に変化する。
星野 克道; 鈴木 隆博; 諌山 明彦; 井手 俊介; 竹永 秀信; 久保 博孝; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 藤井 常幸; 津田 孝; et al.
Fusion Science and Technology, 53(1), p.114 - 129, 2008/01
被引用回数：2 パーセンタイル：16.99(Nuclear Science & Technology)電子サイクロトロン加熱(ECH)のJT-60Uトカマクへの適用結果について報告する。ECHは、そのプラズマへの局所的結合特性の良さからJT-60Uの先進トカマク研究に、(1)新古典テアリング不安定性(NTM)の抑制,(2)内部輸送障壁研究,(3)不純物排気,(4)中心ソレノイドなしの電流立ち上げ,(5)電流ホール研究,(6)閉じ込め輸送研究、及び(7)プラズマ立ち上げ時や立ち下げ時の補助手段として貢献していることを示した。
稲垣 滋*; 竹永 秀信; 居田 克巳*; 諫山 明彦; 田村 直樹*; 滝塚 知典; 下妻 隆*; 鎌田 裕; 久保 伸*; 三浦 幸俊; et al.
Nuclear Fusion, 46(1), p.133 - 141, 2006/01
被引用回数：54 パーセンタイル：85.24(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UとLHDの内部輸送障壁有り、及び無しプラズマでの過渡輸送特性を調べた。非線形熱輸送モデルを用いて、電子系の熱拡散係数
の電子温度T
、及び電子温度勾配
T依存性を明らかにした。内部輸送障壁無しプラズマでは、LHDでははTにおもに依存するのに対して、JT-60UでははTとTの両方に依存した。また、LHDでは周辺にコールドパルスを与えた場合に中心の温度が上昇する現象が観測された。JT-60Uでは、周辺部に与えられたコールドパルスに対して、パワーバランスから求めたでは説明できない非常に速い伝搬を観測した。これらは、熱輸送の非局所性を示していると思われる。ITB有りプラズマでは、LHD, JT-60UともにITB領域でコールドパルスによる温度減少が大きくなることを観測するとともに、のTに対する負の依存性を明らかにした。
竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 東島 智; 木島 滋; 仲野 友英; 大山 直幸; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; et al.
Nuclear Fusion, 45(12), p.1618 - 1627, 2005/12
被引用回数：18 パーセンタイル：51.39(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uの内部輸送障壁を有する先進トカマクプラズマの運転領域を、高閉じ込め及び高放射損失割合を達成しつつグリーンワルド密度(n
)を超える領域まで拡大した。負磁気シアプラズマでは、
/n=1.1においてHモードからの閉じ込め改善度HH
=1.3を得た。この時、周辺ペデスタル密度はグリーンワルド密度の半分程度と低いにもかかわらず、強い密度内部輸送障壁を形成することにより高い平均密度を得ている。同放電では、金属不純物の蓄積が観測されており、主プラズマからの放射損失が加熱パワーの65%に達しているが、閉じ込めの劣化は観測されない。また、ダイバータでの放射損失を増大するために、ネオンを入射した放電では、/n=1.1にて、HH=1.1,総放射損失割合90%以上を達成した。高
ELMy Hモードプラズマ(弱正磁気シア)では、アルゴン入射と高磁場側ペレット入射により、/n=0.92,HH=0.96,放射損失割合100%を達成した。同放電でも、強い内部輸送障壁の形成により高平均密度が得られている。アルゴン輸送解析から、主プラズマ中心での放射損失はおもにアルゴンによること、ダイバータでのアルゴンの放射損失は20-40%程度であることが明らかになった。
竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 東島 智; 木島 滋; 仲野 友英; 大山 直幸; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; et al.
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
JT-60Uの内部輸送障壁を有する先進トカマクプラズマの運転領域を、高閉じ込め及び高放射損失割合を達成しつつグリーンワルド密度(n)を超える領域まで拡大した。負磁気シアプラズマでは、/n=1.1においてHモードからの閉じ込め改善度HH=1.3を得た。この時、周辺ペデスタル密度はグリーンワルド密度の半分程度と低いにもかかわらず、強い密度内部輸送障壁を形成することにより高い平均密度を得ている。同放電では、金属不純物の蓄積が観測されており、主プラズマからの放射損失が加熱パワーの65%に達しているが、閉じ込めの劣化は観測されない。また、ダイバータでの放射損失を増大するために、ネオンを入射した放電では、/n=1.1にて、HH=1.1,総放射損失割合90%以上を達成した。高 ELMy Hモードプラズマ(弱正磁気シア)では、アルゴン入射と高磁場側ペレット入射により、/n=0.92,HH=0.96,放射損失割合90%を達成した。同放電でも、強い内部輸送障壁の形成により高平均密度が得られている。アルゴン輸送解析から、主プラズマ中心での放射損失はおもにアルゴンによること,ダイバータでのアルゴンの放射損失は20-40%程度であることが明らかになった。
稲垣 滋*; 竹永 秀信; 居田 克巳*; 諫山 明彦; 田村 直樹*; 滝塚 知典; 下妻 隆*; 鎌田 裕; 久保 伸*; 三浦 幸俊; et al.
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
JT-60UとLHDの内部輸送障壁有り、及び無しプラズマでの過渡輸送特性を調べた。非線形熱輸送モデルを用いて、電子系の熱拡散係数の電子温度T、及び電子温度勾配T依存性を明らかにした。内部輸送障壁無しプラズマでは、LHDでははTにおもに依存するのに対して、JT-60UでははTとTの両方に依存した。また、LHDでは周辺にコールドパルスを与えた場合に中心の温度が上昇する現象が観測された。JT-60Uでは、周辺部に与えられたコールドパルスに対して、パワーバランスから求めたでは説明できない非常に速い伝搬を観測した。これらは、熱輸送の非局所性を示していると思われる。ITB有りプラズマでは、LHD, JT-60UともにITB領域でコールドパルスによる温度減少が大きくなることを観測するとともに、のTに対する負の依存性を明らかにした。
倉田 有司; 菊地 賢司; 斎藤 滋; 鎌田 勤也*; 北野 照明*; 大井川 宏之
Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.267 - 277, 2004/05
加速器駆動システムのための鉛ビスマス技術に関する研究開発が行われてきた。酸素制御なしで3000h、JLBL-1を用いた316SSの結果より、高温部から低温部への質量移行が観察された。電磁ポンプの円管流路に沈着した鉛ビスマスとFe-Cr結晶粒が流路閉塞と流量の低下を引き起こしたことがわかった。ループシステムの改良はループの運転によい結果をもたらした。MES(三井造船)ループを用いた10
wt.%酸素濃度の1000h試験では、著しい腐食/エロージョンは観察されなかった。静的腐食試験の結果は、450
Cでは鋼材中Cr量の増加とともに腐食深さは減少するが、550Cでは316SS, JPCAの腐食深さはNi, Crの溶出,Pb, Biの浸入により著しい増加を示す。Si添加鋼は550Cで優れた耐食性を示す。
福田 武司; 及川 聡洋; 竹治 智; 諫山 明彦; 河野 康則; 閨谷 譲; 長島 章; 西谷 健夫; 木島 滋; 玉井 広史; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.357 - 367, 2002/09
被引用回数：7 パーセンタイル：44.35(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉で高性能炉心プラズマを定常維持するためには、複数のプラズマ諸量を同時に実時間フィードバック制御する必要がある。本論文ではJT-60におけるプラズマの蓄積エネルギーや密度,温度等の実時間制御を目的とした研究開発の成果をまとめた。電子密度と中性子発生率の制御を用いた負磁気シア放電では、高い閉じ込め性能と規格化
値を4.3秒間維持するとともに蓄積エネルギーの変化を動的に制御することによって世界最高の等価エネルギー増倍率を達成した。また、放射冷却ダイバータの生成と高い閉じ込め性能の両立を目指したダイバータの放射損失量と中性子発生率の複合制御実験を行い、応答行列を評価することによって各制御装置の寄与を定量化するとともに単純な組み合わせ制御の問題点を明らかにした。さらに、非制御量の非線形応答に注目して核融合炉心プラズマの制御に必要な先進制御の概念を提案した。
鎌田 裕; 藤田 隆明; 石田 真一; 菊池 満; 井手 俊介; 滝塚 知典; 白井 浩; 小出 芳彦; 福田 武司; 細金 延幸; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.185 - 254, 2002/09
被引用回数：34 パーセンタイル：48.48(Nuclear Science & Technology)JT-60及びJT-60Uは、ITER及び定常トカマク炉実現へ向けた物理基盤を構築することを目的として、炉心級プラズマにおける高総合性能の実証とその維持を目指した運転概念の最適化を行って来た。等価核融合エネルギー増倍率(=1.25)や核融合積(=1.5E21 m-3skeV)の達成に加えて、高い総合性能(高閉じ込め&高ベータ&高自発電流割合&完全非誘導電流駆動)を実証した。これらは、内部及び周辺部に輸送障壁を持つ高ポロイダルベータHモード及び負磁気シアモードで得られた。最適化の鍵は分布及び形状制御である。多様な内部輸送障壁の発見に代表されるように、JT-60/JT-60U研究はプラズマ諸量の空間分布の自由度と制限を強調して来た。各閉じ込めモードの閉じ込め研究に加えて、輸送及び安定性等によって支配されるコア部及び周辺ペデスタル部のパラメータ相関を明らかにした。これらの研究により、高閉じ込めモードのITERへの適合性を実証するとともに残された研究課題を明らかにした。
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。
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。
福田 武司; 滝塚 知典; 土屋 勝彦; 鎌田 裕; 永島 圭介; 佐藤 正泰; 竹永 秀信; 石田 真一; 木島 滋; 東島 智; et al.
Nuclear Fusion, 37(9), p.1199 - 1213, 1997/00
被引用回数：39 パーセンタイル：75.91(Physics, Fluids & Plasmas)次期核融合実験炉であるITERでHモード遷移に必要な加熱入力を評価することは緊急の課題となっている。しかしながら、これまでに集積された遷移閾値の実験結果を用いた解析では充分な精度と信頼性を有する比例則が現在確立されていない。その主な理由は、幾何寸法依存性と密度依存性の不明瞭性にあると考えられている。特に密度依存性は、第一壁の粒子補給条件に敏感であることから、重要ではあるが解明が困難な課題であると認識されている。我々は、JT-60Uにおける詳細な実験研究の結果、再現性の有る遷移閾値比例則を確立すると共に、プラズマ周辺部の中性粒子密度が密度依存性に顕著な影響を与えることを初めて定量的に示した。また、同様に周辺中性粒子密度が低密度遷移限界をも規定することを明らかにした。この結果は、周辺中性粒子密度の情報を基に従来装置依存性が高いと考えられてきた密度依存性の統一的理解に資する。
外池 幸太郎; 井沢 直樹; 岡崎 修二; 杉川 進; 竹下 功; 鎌田 滋*
ICNC 95: 5th Int. Conf. on Nuclear Criticality Safety,Vol. II, 0, p.10.25 - 10.32, 1995/00
定常臨界実験装置(STACY)と過渡臨界実験装置(TRACY)が日本原子力研究所(JAERI)東海研究所の核燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)内に完成し、STACYが1995年2月より運転を開始した。STACYは、低濃縮ウランやプルトニウムを含む硝酸溶液の臨界量を、様々な幾何形状、化学組成等の条件の下で測定する装置である。TRACYは、低濃縮ウランの硝酸水溶液を用いて臨界を超える現象を実現することができる。STACYを用いた実験では、核燃料再処理工場の臨界安全設計に必要な臨界データを取得する。STACYの各種機器の寸法誤差及び溶液燃料の分析精度を考慮して、取得データの精度を予備的に評価したところ、データが計算機コードのベンチマークテストに適用可能である見通しが得られた。
二宮 博正; 鎌田 裕; 宮 直之; 中島 信治*; 小栗 滋*; 及川 晃; 逆井 章; 高橋 良和; 滝塚 知典; 豊島 昇; et al.
15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.374 - 377, 1993/00
JT-60の既存設備を最大限に活用して、実験炉(ITER)を補完し、かつ実験炉以降を目指す先進的な研究開発を進め、実験炉や将来の定常核融合炉の実現に関する総合的な見通しを得る目的で定常炉心実験装置(JT-60 Super Upgrade)の検討を進めている。高効率電流駆動、ダイバータプラズマの制御、高
炉心の実現とその制御等を炉心プラズマ技術の主要課題としている。また、炉工学技術の開発としては、超電導コイルの導入による長時間運転や高耐熱性材料の導入による熱・粒子制御を、更に工学安全に関する研究を進める。これらの検討の概要について報告する。
鎌田 裕; 小関 隆久; 安積 正史; 永見 正幸; 芳野 隆治; 木島 滋
JAERI-M 90-123, 53 Pages, 1990/08
JT-60ペレット入射実験に於ける閉じ込め改善は主にq=1面内でピークした密度、圧力分布で担われている。良好なペレット入射時にはsawtooth振動が全く抑制されるか、あるいは0.5~1.5秒間にわたり、その周期がガスパフ時に比べて最大一桁伸長する。このsawtooth周期と閉じ込め改善はないし密度のピーク度が強い相関を持ち、sawtooth振動のグローバルな閉じ込めに対する寄与はq(a)の低下とともに系統的に増大することを示す。高プラズマ電流のリミタ放電ではsawtooth時にはき出される中心熱エネルギーは小さく、このはき出し量の低下はsawtoothが完全リコネクションモデルに従わないことを意味する。sawtooth崩壊は、ベータ値が高い程、q値が低い程、理想モード的な性格を示す。さらにm=1振動の周期に基づいたプラズマ回転についても議論される。
久保田 淳*; 鎌田 滋*; 竹田 孝行*; 栗山 正明*; 土屋 毎雄*; 川真田 和雄*
PNC TN941 78-04, 41 Pages, 1978/01
ナトリウム加熱蒸気発生器においては,ナトリウム側熱伝達率が高い等の理由から,全熱抵抗に占める伝熱管壁熱抵抗の割合が約30%
60%と非常に大きい。そのためSG性能試験結果の解析又は設計計算等を高い精度で実施するには,伝熱管の熱伝導率を厳密に求める必要がある。▲この様な理由から,レーザーフラッシュ法を用いて蒸発器に使用されている21/4cr―1Mo鋼の熱伝導率を測定した。試料は不安定現象試験装置および50MWSG2号機伝熱管の残材から切り出したもの2種,安定化鋼管から切出したもの1種の合計3種について実施した。▲試験結果としてデータのパラツキが極めて少なく,信頼性の高い測定値を得た。得られた実験式は次の通りである。▲21/4cr―1Mo鋼▲
=-3.0199
10-5Tk2+2.976610-2Tk+25.8071▲Ni,No添加安定化21/4cr―1Mo鋼▲=-2.771310-5Tk2+2.764910-2Tk+24.1383▲得られた測定値はORNLのデータと良い一致を示した。▲
