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論文

Free boundary equilibrium in 3D tokamaks with toroidal rotation

Cooper, W. A.*; Brunetti, D.*; Faustin, J. M.*; Graves, J. P.*; Pfefferl$'e$, D.*; Raghunathan, M.*; Sauter, O.*; Tran, T. M.*; Chapman, I. T.*; Ham, C. J.*; et al.

Nuclear Fusion, 55(6), p.063032_1 - 063032_8, 2015/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.21(Physics, Fluids & Plasmas)

入れ子の磁気面を持つ一流体三次元MHD平衡にトロイダル回転を適切に考慮するモデルを開発した。このモデルは軸対称系における回転を考慮したMHD平衡を厳密に再現できる。このモデルは三次元的な変化の大きい領域でプラズマ回転のシアが無視できる場合に適用可能である。MAST装置におけるヘリカルコアを持つ平衡において、回転の影響は磁場構造に対しては小さいが圧力分布は大きく変化させることを示した。この圧力の変化は磁気軸付近の圧力の減少であり、回転によってさらなる3次元的な変化を引き起こすものではなかった。また、粒子軌道追跡コードVENUSを用いて3次元トカマクプラズマ中の高エネルギー粒子閉じ込めを調べた。プラズマがトロイダル回転をしている場合、粒子軌道はこの回転が作り出す静電ポテンシャルの影響を受ける。さらに、平衡の3次元性はオーム則に現れる座標に依存した項の影響を受け、これが高エネルギー粒子閉じ込めに大きな影響を与えることを示した。

論文

An Approximate single fluid 3-dimensional magnetohydrodynamic equilibrium model with toroidal flow

Cooper, W. A.*; Hirshman, S. P.*; Chapman, I. T.*; Brunetti, D.*; Faustin, J. M.*; Graves, J. P.*; Pfefferl$'e$, D.*; Raghunathan, M.*; Sauter, O.*; Tran, T. M.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 56(9), p.094004_1 - 094004_8, 2014/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:72.63(Physics, Fluids & Plasmas)

入れ子の磁気面を持つ一流体三次元MHD平衡にトロイダル回転を適切に考慮するモデルを開発した。このモデルは軸対称系における回転を考慮したMHD平衡を厳密に再現できる。このモデルは三次元的な変化の大きい領域でプラズマ回転のシアが無視できる場合に適用可能である。MAST装置におけるヘリカルコアを持つ平衡において、回転の影響は磁場構造に対しては小さいが圧力分布は大きく変化させることを示した。この圧力の変化は磁気軸付近の圧力の減少であり、回転によってさらなる3次元的な変化を引き起こすものではなかった。

論文

Energetic ion transport by microturbulence is insignificant in tokamaks

Pace, D. C.*; Austin, M. E.*; Bass, E. M.*; Budny, R.*; Heidbrink, W. W.*; Hillesheim, J. C.*; Holcomb, C. T.*; Gorelenkova, M.*; Grierson, B. A.*; McCune, D. C.*; et al.

Physics of Plasmas, 20(5), p.056108_1 - 056108_18, 2013/05

 被引用回数:28 パーセンタイル:13.33(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dトカマクにおいて微視的乱流による高速イオンの輸送を中性粒子ビーム(NB)入射により調べた。背景の微視的乱流を特徴づけるパラメータ(Eb/Te値、Ebは入射エネルギー、Teは電子温度)を変化させるために、中心部または周辺部入射を行った。いずれの場合も、微視的乱流による輸送の増加は小さく実験的には観測できなかった。微視的乱流による高速イオンの拡散を数値的・解析的に評価し、高速イオンの輸送の効果をモデル化した。その結果、コヒーレントなモードによる高速イオンの輸送とNB電流駆動の低下の方が乱流輸送によるものより大きく、ITERにとってより重要であることがわかった。

論文

Determining the $$^{239}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section using the surrogate ratio method

Czeszumska, A.*; Angell, C.; Burke, J. T.*; Scielzo, N. D.*; Norman, E. B.*; Austin, R. A. E.*; Boutoux, G.*; Casperson, R. J.*; Chodash, P.*; Hughes, R. O.*; et al.

Physical Review C, 87(3), p.034613_1 - 034613_6, 2013/03

AA2012-0918.pdf:0.85MB

 被引用回数:11 パーセンタイル:33.5(Physics, Nuclear)

Neutron-induced fission cross section data are needed in various fields of applied and basic nuclear science. However, cross sections of short-lived nuclei are difficult to measure directly due to experimental constraints. The first experimental determination of the neutron-induced fission cross section of $$^{239}$$Np at non-thermal energies was performed. The Surrogate Ratio Method (SRM) was employed to indirectly deduce the $$^{239}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section. The surrogate reactions used were $$^{236}$$U$$(rm ^3He,p)$$ and $$^{238}$$U$$(rm ^3He,p)$$ with the reference cross section given by the well-known $$^{239}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section. The ratio of observed fission reactions resulting from the two formed compound nuclei, $$^{238}$$Np and $$^{240}$$Np, was multiplied by the directly-measured $$^{237}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section to determine the$$^{239}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section. The $$^{239}$$Np($$n$$,$$f$$) cross section was determined with an uncertainty ranging between 3 - 30% over the energy range of 0.2 - 20 MeV.

論文

Validation of on- and off-axis neutral beam current drive against experiment in DIII-D

Park, J. M.*; 村上 和功*; Petty, C. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Holcomb, C. T.*; Van Zeeland, M. A.*; Prater, R.*; Luce, T. C.*; Wade, M. R.*; et al.

Physics of Plasmas, 16(9), p.092508_1 - 092508_10, 2009/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:39.06(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dにおいてプラズマを垂直方向に変位させることで、プラズマ周辺部(off-axis)での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)を実証した。モーショナルシュタルク効果計測により測定した磁力線ピッチ角の時間変化からポロイダル磁束の時間変化を評価し、小半径の半分程度にピークを持ち空間的に広がったoff-axis NBCD分布を示す結果を得た。多くの場合、測定したoff-axis NBCD分布は有限軌道効果を考慮した軌道追跡モンテカルロコードによる高速イオンの減速計算によるものと一致する。中性化した高速イオンが発するD$$alpha$$光の2次元イメージング計測によるとビームイオン密度分布は凹状になっており古典的な減速の描像と一致する。NB駆動電流の大きさはビームと磁力線のなす角と関係しており、両者のなす角が小さくなるように選ぶことでoff-axis NBCDの効率は中心部(on-axis)NBCDと同程度によくすることができる。測定したoff-axis NBCDは入射パワーとともに増加するが、高パワーにおいて測定と計算が合うためには計算に適度な高速イオン拡散を入れる必要がある。

論文

Off-axis neutral beam current drive for advanced scenario development in DIII-D

村上 和功*; Park, J. M.*; Petty, C. C.*; Luce, T. C.*; Heidbrink, W. W.*; Osborne, T. H.*; Prater, R.*; Wade, M. R.*; Anderson, P. M.*; Austin, M. E.*; et al.

Nuclear Fusion, 49(6), p.065031_1 - 065031_8, 2009/06

 被引用回数:38 パーセンタイル:15.21(Physics, Fluids & Plasmas)

DIII-Dでは、小半径の50%という周辺部で電流駆動できるようにするために、2つの中性粒子ビーム(NB)の垂直方向角度を可変とする改造を計画している。計算によると、NBを下側に向けた場合には、プラズマ電流とトロイダル磁場が同方向の場合に電流駆動効率が大きくなる。この効果は大きく、ITERでの計算では現状のトロイダル磁場の方向を反転させると周辺部NB駆動電流は20%以上増加する。この計算結果を検証するためにDIII-Dでプラズマを上下方向に寄せることでNBに対する磁力線の角度を変化させ、そのときの周辺部NB駆動電流を調べた。MSE計測によるとNB駆動電流は計算通り40$$sim$$45%変化した。この結果から、DIII-DのNBに垂直方向角度を可変とする改造を行うことで、ITERや将来のトカマクのためのシナリオ開発を強力に推進できるだけでなく、輸送・高エネルギー粒子・加熱電流駆動の物理を自在に調べられるようになることが期待される。

論文

Charge-exchange reactions with a secondary triton beam

Sherrill, B. M.*; 秋宗 秀俊; Austin, S. M.*; Bazin, D.*; Van den Berg, A. M.*; Berg, G. P. A.*; Caggiano, J.*; 大東 出*; 藤村 寿子*; 藤田 佳孝*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 432(2-3), p.299 - 304, 1999/08

 被引用回数:39 パーセンタイル:6.89(Instruments & Instrumentation)

二次トリチウムビームが560MeV$$alpha$$粒子の分裂反応から生成され、中間エネルギー領域での(t,$$^{3}$$He)反応に用いられた。実験は国立超伝導サイクロトロン施設で行われた。分散整合技術とRay-tracingを用いて350MeV(t,$$^{3}$$He)反応で分解能160keVが達成された。この結果は中間エネルギー領域で不安定核ビームを用いても(n,p)タイプの核反応を用いた核構造の研究が開始できることを意味している。

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