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論文

JT-60 upgrade program

菊池 満; 安東 俊郎; 荒木 政則; 堀江 知義; 堀池 寛; 池田 佳隆; 岸本 浩; 小泉 興一; 松川 誠; 松川 達哉; et al.

Fusion Technology 1988, p.287 - 292, 1989/00

本論文は、JT-60の改造を記述する。真空容器とポロイダル磁場コイルはプラズマ性能を向上するために完全に取り換えられる。ダイバータとリミターのプラズマ電流は6MAと7MAになる。真空容器は薄いINCONEL製の薄板で作る。ポロイダル磁場コイル系は各種の平衡配位が生成可能となるように工夫を行っている。NBIは40MW、RF(LHCD)は15MWのトーラス入力を予定している。

論文

JT-60U system design

松川 誠; 安東 俊郎; 荒木 政則; 堀江 知義; 堀池 寛; 池田 佳隆; 菊池 満; 岸本 浩; 小泉 興一; 松川 達哉; et al.

Fusion Technology 1988, p.293 - 297, 1989/00

JT-60Uのポロイダルシステム設計の現状について述べる。JT-60Uでは現JT-60と同じトロイダルコイル内に、約2倍のプラズマ容積をもつプラズマを閉じ込める。しかもポロイダルコイルが設置可能な空間は、トロイダルコイルのボア内である。論文では、ポロイダルコイル系の合理化、運転シナリオ、および電源システムについて報告する。

報告書

Japanese contribution to INTOR Workshop,Phase IIA,Part 3; Group B; Operational limits and confinement

常松 俊秀; 安積 正史; 松本 宏; 根本 俊行*; 関 省吾; 下村 安夫; 杉原 正芳; 鈴木 紀男; 滝塚 知典; 徳田 伸二

JAERI-M 88-029, 95 Pages, 1988/02

JAERI-M-88-029.pdf:1.89MB

本報告書は、昭和60年9月から昭和62年12月迄にオーストリーのウィーンで行われた、INTORワークショップ、フェーズIIA、パート3の作業会に、日本チームが提出した、トカマク・プラズマ閉込めのデータをまとめたものである。

論文

Divertor effects on the stability of axisymmetric modes and kink modes in a tokamak

小関 隆久; 安積 正史; 二宮 博正; 徳田 伸二; 常松 俊秀; 関 省吾

Nuclear Fusion, 28(10), p.1859 - 1869, 1988/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.28(Physics, Fluids & Plasmas)

ポロイダルダイバータを持つトカマクにおける、軸対称モード及び自由境界n=1キンクモードの安定性を線形理想MHDコードERATO-Jを用いて詳細に検討した。

報告書

JT-60ダイバータ配位プラズマにおけるキンク不安定性

小関 隆久; 関 省吾; 二宮 博正; 安積 正史

JAERI-M 87-004, 21 Pages, 1987/02

JAERI-M-87-004.pdf:0.43MB

JT-60は、トーラスの外側にポロイダルダーバータを持った大型トカマク装置である。ダイバータ配位では、X点があるため、プラズマの表面で大きなシアーが形成される。このシアーによる n=1キンク・モードの安定化効果を線形理想MHD安定性解析コードERATOーJを用いて、数値的に解析し、以下の結果を得た。(1)ダイバータ配位プラズマでは、シアーのため変位がより表面に局在し、成長率が減少する。(2)低$$beta$$($$beta$$p$$<$$0.5)プラズマでは、ダイバータ配位の方が安定領域が広い。しかし、高$$beta$$になるにつれて徐々に差が無くなる($$beta$$p$$>$$1.0では差がない)。(3)高$$beta$$においても、ダイバータ配位において、成長率の減少が見られるが、限界$$beta$$値に対しては、リミタ配位と殆ど差がない。

論文

A Matrix transfer function analysis applied to the active feedback control system of a divertor tokamak

菊池 満; 二宮 博正; 芳野 隆治; 関 省吾

Nuclear Fusion, 27(2), p.299 - 312, 1987/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.01(Physics, Fluids & Plasmas)

周波数領域における行列伝達関数解析を円形断面のダイバータ付トカマクに適用し、最適ゲイン,開・閉ループ伝達関数,外乱応答,制御系間相互作用がJT-60の場合に適用された。JT-60の場合に関し詳細な制御特性が調べられた。

報告書

JT-60における限界ベータ値,1; バルーニング不安定性

関 省吾; 安積 正史

JAERI-M 86-025, 17 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-025.pdf:0.37MB

JT-60プラズマの理想的MHDバル-ニング不安定性に対する限界ベ-タ値を、ダイバ-タ配位に重点を置いて調べた。限界ベ-タ値は、安全係数q(4)分布、特にq$$_{0}$$に強く依存する。 Q$$_{0}$$=1.0の場合、$$beta$$$$_{c}$$$$>$$2%であるのに対して、q=1.5では、$$beta$$c$$>$$3%が期待できる。高ベ-タプラズマ実現の為に q$$_{0}$$$$>$$1.5の分布制御の重要性が、判明した。

報告書

JT-60における位置不安定性解析

小関 隆久; 安積 正史; 関 省吾; 常松 俊秀; 徳田 伸二; 滝塚 知典

JAERI-M 86-022, 17 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-022.pdf:0.44MB

JT-60のダイバ-タ配置では、ト-ラスの外側にX点があるため、n-indexが $$infty$$から-$$infty$$迄変化する。この為、位置安定性(軸対称モ-ド)を線形理想MHD安定性解析コ-ドERATO-Jを用いて解析した。解析の結果、次の3点が明らかになった。(1)ト-ラスの外側にX点を持つダイバ-タ配位に対しても、リミタ配位同様 広い範囲で位置安定性が有る。(2)垂直不安定に対する変位は、X点付近で小さくX点を中心に回転する動きを示し、一方、水平不安定に対する変位は、プラズマ表面に局在すると共に、X点に流れ込むパタ-ンを示しており、共に剛体変位から大きくずれる。(3)電流分布がピ-クした場合、n-indexの安定な領域は、nの大きい方へシフトする。但し、JT-60における標準的なダイバタ放電パラメ-タ(B$$_{T}$$$$_{=}$$4.5$$_{T}$$,I$$_{P}$$=2MA,q$$_{c}$$$$>$$1)では、この安定領域のシフトは問題とならない。

報告書

磁場測定に基づくJT-60のMHD平衡解析法

辻 俊二; 林 和夫*; 吉田 英俊; 細金 延幸; 菊池 満; 芳野 隆治; 二宮 博正; 関 省吾

JAERI-M 86-006, 48 Pages, 1986/02

JAERI-M-86-006.pdf:1.31MB

磁気プロ-ブ信号、プラズマ電流、外部コイル電流値からJT-60のMHD平衡配置を計算する計算コ-ドを開発した。平衡配置を調べる為には、測定磁場と一致するGrad-Shafranov方程式の解を見つけなければならない。プラズマ電流を位置固定の離散的フィラメント電流で、近似しプラズマ境界を高速に計算する方法は、JT-60のダイバ-タ配位においても友工である。フィラメント近似によるプラズマ境界計算の結果を活用して、固定境界問題としてMHD平衡計算を行うと、反復計算は速く収束する。電流分布を定める未知パラメ-タを効率良く修正する方法を考案し、非線形最小二乗解が得られるようにした。

論文

Numerical method for tokamak equilibrium with outside limiter

吉田 英俊; 二宮 博正; 安積 正史; 関 省吾

J.Comput.Phys., 63(2), p.477 - 485, 1986/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:32.6(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

従来の自由環境MHD平衡コードでは、プラズマ電流と外部平衡磁場が固定されると共に、プラズマ環境がトーラスの主半径方向外側の点で規定されるトカマク配位に対して、その平衡解を得ることは困難であった。JT-60の磁気リミタ配位はこのトカマク配位に該当するため、この問題に対して一般性のある収束計算法の開発をはかる必要がある。本報告では、上記の束縛条件のもとで、まず任意の位置にプラズマ柱を留めるために必要な外部平衡磁場以外の磁場(仮想磁場)をGrad-Shafranov方程式を固定境界にもとで解いて求め、次にこの仮想磁場とプラズマ柱の平衡位置からの変位の単調的な関係を利用して仮想磁場が零になるようにプラズマ柱を動かし、最終的に平衡位置に到達させるという収束方法を用いることによって上記の問題が解決されることを示した。

報告書

非干渉制御法を用いたJT-60プラズマの平衡配位制御(臨界プラズマ試験装置設計報告・136)

芳野 隆治; 二宮 博正; 関 省吾; 菊池 満; 吉田 英俊; 細金 延幸; 辻 俊二

JAERI-M 84-120, 26 Pages, 1984/06

JAERI-M-84-120.pdf:0.61MB

JT-60ではプラズマの水平位置及び形状制御の為に垂直磁場コイル、四重極磁場コイル、時期リミタコイルの各電流を持つが、これらを独立に制御するとプラズマ位置(最外殻磁気面の中心位置)、固定リミタと最外殻磁気面の間のクリアランス、及びダイバータ板上でのセパラトクリクスライン位置の間で相互干渉を抑制する一手法として、非干渉制御法を提案し、それがJT-60磁気リミタプラズマ平行配位の制御に対して有効であることを示している。例えば、他の制御量への干渉を起こすことなくダイバータ板上にて、セパラトリクスラインを+-4cmスイングすることが出来る。又、非干渉制御法が、プラズマの水平位置の制御特性を向上させる上でも有効であることを示している。

報告書

JT-60プラズマ平衡制御のMatrix伝達関数解析

菊池 満; 二宮 博正; 芳野 隆治; 吉田 英俊; 細金 延幸; 辻 俊二; 関 省吾

JAERI-M 84-095, 36 Pages, 1984/05

JAERI-M-84-095.pdf:0.82MB

JT-60のフィールドバック制御計算機によって制御されるプラズマ電流、プラズマ位置、30度リミターと最外殻磁気面とのクリアランス、ダイバータスロート幅の制御性の周波数特性を解析し、適正なGain、応答限界、プラズマのパラメータ変動による外乱応答、制御系相互間の干渉を定量的に評価した。また、位置制御系の応答を改善するための方法、電流立ち上げ時の位置制御性の改善法、ダイバータ配位の分離制御性について定量的評価を行なった。

報告書

トカマクプラズマ制御検討に於ける渦電流主要モードの選択法

二宮 博正; 小関 隆久; 吉田 英俊; 関 省吾

JAERI-M 84-028, 24 Pages, 1984/02

JAERI-M-84-028.pdf:0.55MB

渦電流を含むトカマクプラズマ制御の検討のために、プラズマの挙動及びその制御特性に強い影響を与える渦電流主要モードの選択法を報告する。制御対象モデルをブロック線図表示することにより、渦電流による導電性構造物のpassive効果を6種の効果に分類し、これらの各効果は渦電流を固有モード展開することにより各固有モードが担っている効果の単純和で記述することを示した。この性質を利用して、各固有モードが担っている各効果の大きさを比較することにより、プラズマ制御に対し強い影響を与える渦電流主要固有モードを選択することができることを示した。この選択法の適用例としてJT-60を考え、渦電流解析で得られた464個の固有モードの中から35個の固有モードを選択することにより、全体の渦電流が担っている諸効果を良く近似できることを示した。

報告書

任意形状のPassive Conductorsによる位置不安定性の安定化効果

関 省吾; 二宮 博正; 吉田 英俊

JAERI-M 83-165, 8 Pages, 1983/10

JAERI-M-83-165.pdf:0.34MB

トカマクプラズマ周辺の任意な形状の導電性構造物(Passive Conductors)の位置不安定性に対する安定化効果を特徴づける簡単なパラメータNs評価法を報告する。Passive Conductorsの代表例はポロイダル磁場コイル群及び真空容器である。これらのConductorsに関する電磁気的相互作用は多数個のPassive Coilsとして記述できることを利用してPassive Coils系の固有モード展開からPassive Conductorsの安定化効果指数Nsは単純和の簡潔形であることを示した。この安定化効果指数を用いると、位置不安定性の成長率及びそのフィードバック安定化の評価、プラズマのマイナディスラプションに伴うプラズマの水平方向変位の評価ができ、D-III、JT-60実験解析上有役である。

報告書

一次元トカマク輸送コード・ライブラリ・システム(LIBJT60), 1(使用手引)

平山 俊雄; 谷 啓二; 安積 正史; 滝塚 知典; 中西 雅裕; 折居 茂夫*; 吉田 英俊; 二宮 博正; 関 省吾; 下村 安夫

JAERI-M 82-204, 96 Pages, 1982/12

JAERI-M-82-204.pdf:2.25MB

大規模なソース・プログラムを管理するライブラリ・システムを開発した。本システムは、大規模プログラムのデータ構造、およびプログラム構造を柔軟性に富んだ構造に変換し、ユーザの多種多様な仕様に対応することを目的としている。ライブラリ・システムを、一次元トカマク輸送コードに適応することにより、汎用トカマクコードは小型で機動性の高い単機能コード群に分離することができた。また、本システムではコード作成時のユーザの負担を軽減するために、システム専用の編集支援ツールを新たに開発した。ユーザは、ライブラリ・システムの特性を踏まえたコードを作成することにより、発展性の高いコードを効率よく開発することがてきる。

報告書

Energy Confinement of Ohmically Heated D-Shaped Plasma in Doublet III; Doublet-III Experimental Report, 8

永見 正幸; 横溝 英明; 嶋田 道也; 吉田 英俊; 伊尾木 公裕*; 出海 滋*; 新谷 吉郎*; G.Jahns*; D.Baker*; C.Armentrout*; et al.

JAERI-M 9509, 22 Pages, 1981/05

JAERI-M-9509.pdf:0.59MB

Doublet-IIIにおいて、D形断面と円形断面プラズマの比較を行い以下の結果を得た。電子エネルギ閉じ込め時間はneq$$^{ast}$$に比例し、イオンのエネルギ閉じ込め時間は新古典理論の2倍までの大きさで証明される。特に、D形断面プラズマは円形断面プラズマに比較し大きなプラズマ電流を流せるため、高電子密度領域では、イオンのエネルギ損失を軽減することによりエネルギ閉じ込め時間は著しく増大する。即ち、Doublet-IIIにおいて、エネルギ閉じ込め時間は、大プラズマ電流、高電子密度、D形断面条件下で最大(75msec)となる。

報告書

Impurity status of dee-shaped discharges in Doublet III with inconel wall and limiters-with and without titanium gettering; Doublet-III experimental report

藤沢 登; 永見 正幸; 横溝 英明; 嶋田 道也; 木島 滋; 関 省吾; 菅原 亨*; 小原 祥裕; 伊尾木 公裕*; G.L.Jahns*; et al.

JAERI-M 9181, 27 Pages, 1980/11

JAERI-M-9181.pdf:0.87MB

DoubletIIIのD型放電の不純物について報告する。主な不純物は酸素とニッケルである。実効電荷数は1~3.低密度、大電流放電においては、ニッケルの流出が大きい。チタン蒸着のない状態では酸素は密度と共に増加するが、チタンをコーティングすることにより酸素は抑えることができる。

報告書

Accumulation and elimination of metal impurities near the center of dee plasmas in Doublet III; Doublet-III experimental report, 3

藤沢 登; 木島 滋; 永見 正幸; 関 省吾; 横溝 英明; 嶋田 道也; G.L. Jhans*; S. Ejima*; R. Groebner*; N.H. Brooks*; et al.

JAERI-M 9179, 14 Pages, 1980/11

JAERI-M-9179.pdf:0.47MB

プラズマ中心近くで観測される金属不純物の挙動について報告する。Doublet III装置では放電の前半に金属不純物が中心近くに蓄積される現象が時々観測される。この現象を軟X線測定を用いて解析した。不純物の堆積はプラズマの電流分布を変える。

報告書

A Single Null Poloidal Diverter Experiment in Doublet-III; Doublet-III Experimental Report, 2

永見 正幸; 藤沢 登; 伊尾木 公裕*; 狐崎 晶雄; 木島 滋; 小原 祥裕; 関 省吾; 嶋田 道也; 菅原 享*; 横溝 英明; et al.

JAERI-M 8983, 17 Pages, 1980/08

JAERI-M-8983.pdf:0.66MB

Doublet-IIIにおいて、ポロイダル・ダイバータを有するD形プラズマを生成し、以上の結果を得た。1)ダイバーター室を有しない単純なダイバーター配位で、金属不純物のプラズマ中への混入は、1/10以下に制御できる。2)ダイバータ領域のプラズマ密度は、主プラズマ密度の増加に伴ない非線形に増加する。3)主プラズマ密度の増加に伴ない、中性粒子ガスはダイバー夕ー領域に強く集中する。4)ダイバーター領域のプラズマ密度の増加に伴ない、ダイバーター領域での放射冷却が有効になる。

報告書

高ベータ・トカマクの理論; バルーニングモードの安定性

若谷 誠宏*; 関 省吾; 狐崎 晶雄

JAERI-M 8120, 28 Pages, 1979/02

JAERI-M-8120.pdf:0.91MB

トカマク型核融合装置の効率化のために、プラズマのベータ値を増すことの必要性が世界的に認識され、理論的、実験的研究が開始されている。本論文は、高ベータ・トカマクの安定性、特にパルーニング・モードについて、理論的研究の現状をまとめたものである。数値計算の結果によると、非円形断面トカマクの場合、10%近いベータ値も得られているが、大出力第二段加熱に伴う効果などは計算に含むことが困難であり、実験的な検証が必要である。なお、ベルト・ピンチなどによる実験の結果などについても言及している。

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