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論文

Destabilization of ellipticity-induced Alfven eigenmodes during ICRF heating and stabilization by negative-ion-based neutral beam injection in JT-60U

草間 義紀; Fu, G. Y.*; Kramer, G. J.*; 三枝 幹雄*; 及川 聡洋; 小関 隆久; 森山 伸一; Tchernychev, F. V.*; 根本 正博; 近藤 貴; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 41(9), p.1167 - 1177, 1999/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:20.66(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uプラズマのイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱時に、周波数が525~550KHzでトロイダルモード数が3-7の磁場揺動(モード)を観測した。このモードの発生に伴い、高エネルギーイオンの異常輸送を示す中性子発生率の低下が起こる。NOVA-Kコードを用いて解析した結果、このモードは安全係数が1の面で起こるアルヴェン固有モードの一種の楕円度励起アルヴェン固有モード(EAE)であることが明らかになった。ICRF加熱と同時に負イオン源中性粒子ビーム(N-NB)を入射するとEAEは安定化され、中性子発生率も低下しない。NOVA-Kコードを用いてEAEの安定性解析を行ったところ、N-NB入射イオンビームによるランダウ減衰でEAEが安定化できることが新たに明らかになった。

論文

Alfven eigenmode and energetic particle research in JT-60U

木村 晴行; 草間 義紀; 三枝 幹雄*; Kramer, G. J.*; 飛田 健次; 根本 正博; 近藤 貴; 西谷 健夫; O.DaCosta*; 小関 隆久; et al.

Nuclear Fusion, 38(9), p.1303 - 1314, 1998/09

 被引用回数:115 パーセンタイル:94.83(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおけるアルヴェン固有モード、高速イオンの閉じ込め、高速イオンの計測に関する最近の研究成果を発表する。負磁気シア放電では、輸送障壁に強い密度勾配が伴う場合はTAEモードは安定である。密度勾配がゆるいと、多数のTAEモードが安全係数のピッチ極小点付近に現れ、かつ大きな周波数変化($$Delta$$f~90kHz)が見られる。低q正磁気シア放電ではTAEモードの位置が電流分布の時間発展に伴い、q=1面の外側から内側へと変化する。q=1面の内側に多数の高nモードが存在するときのみMeVイオンの個数が顕著に減少する。負磁気シア放電では、トリトンの燃焼率がかなり劣化する。軌道追跡モンテカルロ計算によれば、トリトンの損失増大の原因はリップル損失である。負磁気シア放電のICRF加熱時の高速イオンの蓄積エネルギーは正磁気シア放電に匹敵する。その他、MeV中性子分析器、$$gamma$$線計測等の開発成果を述べる。

論文

Toroidal alfven eigenmodes driven with ICRF accelerated protons in JT-60U negative shear discharges

草間 義紀; 木村 晴行; 小関 隆久; 三枝 幹雄*; Kramer, G. J.*; 及川 聡洋; 森山 伸一; 根本 正博; 藤田 隆明; 飛田 健次; et al.

Nuclear Fusion, 38(8), p.1215 - 1223, 1998/08

 被引用回数:39 パーセンタイル:76.48(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UのICRF加熱された負磁気シアプラズマにおいて、引き続いて起こる部分崩壊による密度分布の平坦化の後、トロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が初めて観測された。周波数は90-120kHzで、トロイダルモード数は5~8であった。TAEモードの安定性をPPPLのNOVA-Kコードを用いて解析したところ、安定性は安全係数が最小値となる場所のすぐ内側のTAEギャップ構造に強く依存し、実験結果は理論予測と概ね一致することがわかった。中心部で弱い磁気シアを持つ放電において、周波数が急速に変化するモードがICRF加熱中に観測された。約150msの間に、周波数は30kHzか3110kHzに上昇した。この大きな周波数の変化を説明するには、現在の理論は不十分である。

論文

Noncircular triangularity and ellipticity-induced Alfven eigenmodes observed in JT-60U

Kramer, G. J.*; 三枝 幹雄; 小関 隆久; 草間 義紀; 木村 晴行; 及川 聡洋; G.Y.Fu*; C.Z.Cheng*; 飛田 健次

Physical Review Letters, 80(12), p.2594 - 2597, 1998/03

 被引用回数:42 パーセンタイル:83.25(Physics, Multidisciplinary)

三角度が励起する三角度励起アルフベン固有(NAE)モードを、イオンサイクロトロン波帯高周波と中性粒子入射を用いた複合加熱実験時に、JT-60Uにて世界で初めて観測した。その際、楕円度励起アルフベン固有(EAE)モード、トロイダルアルフベン固有(TAE)モードも、同時に観測した。また、NAEモードの励起に必要な高速イオンのベータ値の閾値は、TAEモード励起と同程度になるプラズマパラメータが存在することが判明した。計算コード(NOVA-K)による解析によれば、観測されたNAEモードは、規格化小半径r/aで0.8以上の周辺部に励起されたと推定できた。また、測定データから求めたアルフベン共鳴連続スペクトルの構造から、容易に励起可能と考えられたEAEモードは、内部インダクタンスが低い場合のみしか観測できなかった。

論文

The Determination of the q-profile in the plasma core from Alfven eigenmodes

Kramer, G. J.*; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 草間 義紀; 飛田 健次; 小関 隆久; C.Z.Cheng*; Nazikian, R.*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 40(6), p.863 - 869, 1998/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:47.17(Physics, Fluids & Plasmas)

ICRF加熱プラズマにおいて出現したトロイダル・アルフヴェン固有モードを利用して、q=1面より内側のq分布を決定した。この手法により決定したq分布は、モーショナル・シュタルク効果から求めたq分布とよく一致した。このq分布決定法は、アルフヴェン固有モードの出現領域でのqの概略値が既知の場合に有効である。特に、ICRF加熱によって巨大鋸歯状振動が現れている時には、鋸歯状振動のクラッシュ直前のq=1面の位置(本手法で求めたもの)を振動の反転半径と合わせることにより、信頼性が向上する。本手法は、将来の核融合炉へも適用可能である。

論文

ICRF heating and TAE modes in reactor relevant JT-60U discharges

木村 晴行; 森山 伸一; 三枝 幹雄; 草間 義紀; 小関 隆久; Kramer, G. J.*; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 藤井 常幸; 根本 正博; et al.

Fusion Energy 1996, Vol.3, p.295 - 305, 1997/00

第2高調波少数イオンICRF加熱が負磁気シア配位プラズマに初めて適用され、輸送障壁の内部でプラズマを効率的に加熱できた。ICRF加熱による高エネルギーイオンの蓄積エネルギーは正磁気シア配位におけるものに匹敵する。TAEモードは負磁気シア配位において強い輸送障壁がある場合には安定であった。これはアルヴェン連続スペクトルのギャップが不整列となることで説明される。輸送障壁が弱まると比較的高いトロイダルモード数(5-8)のTAEモードが観測された。TAEモードの制御のためにトロイダル方向のプラズマ回転速度のシアの制御が有効であることが確認された。

論文

Effect of shear in toroidal rotation on toroidicity induced Alfven eigenmodes

三枝 幹雄; 草間 義紀; 小関 隆久; 木村 晴行; 藤田 隆明; 森山 伸一; 藤井 常幸; 安積 正史; Afanassiev, V. I.*; 閨谷 譲; et al.

Nuclear Fusion, 37(11), p.1559 - 1568, 1997/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:48.78(Physics, Fluids & Plasmas)

核融合炉において、高速の$$alpha$$粒子によって励起され、特に高速イオンの閉じ込めを劣化させることが予想されているトロイダルアルフベン固有(TAE)モードを、プラズマのトロイダル回転シアを用いて安定化できることを、JT-60Uにて実験的に確認した。また、詳細なデータ解析により、安定化のメカニズムは、トロイダル回転シアによるTAEモードの構造の変化に伴う減衰項、励起項の変化であることを確認した。

報告書

Stability of toroidal Alfven eigenmode in JT-60 super upgrade

小関 隆久; C.Z.Cheng*; 永島 圭介

JAERI-Research 95-065, 22 Pages, 1995/10

JAERI-Research-95-065.pdf:0.75MB

JT-60SUにおいて予想されるトロイダル・アルフベン固有モード(TAEモード)安定性を求めた。ACCOMEコードによって求められた自己矛盾のない平衡に対し、NOVA-Kコードを用いてTAEモード安定性を解析した。高電流プラズマ(10MA)の場合、圧力勾配$$nabla$$Phは高密度のため減少し、Vh/V$$_{A}$$は高磁場(6.25T)のため1より小さくなる。ここで、Vh/V$$_{A}$$は高エネルギ粒子の速度とアルフベン速度の比である。このため、TAEモードは安定性である。一方、低電流プラズマ(3MA/3T)の場合、密度の上昇により容易にVh/V$$_{A}$$$$>$$1になり、高い圧力勾配$$nabla$$Phと大きな〈$$beta$$h〉のためにTAEモードは不安定となる。しかし、密度・温度がさらに上昇すると、ブートストラップ電流は増加し、電流駆動NBパワーは減少する。この結果、$$nabla$$Phと〈$$beta$$h〉の両方が減少し、TAEモードは安定化される。

論文

TAE mode stability in JT-60SU steady state plasmas

小関 隆久; C.Z.Cheng*; 永島 圭介

Nuclear Fusion, 35(12), p.1553 - 1562, 1995/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.79(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60SUにおける定常状態プラズマのトロイダル・アルフベン固有モード(TAEモード)の安定性について解析した。JT-60SUでは、500keVの負イオンNBIによる非誘導電流駆が採用され、また、重水素と三重水素を用いた放電も検討されている。このため、NBI及びD-T反応による$$alpha$$粒子などの高エネルギー粘子によるTAEモードの不安定化が問題となる。ここでは、電流分布と圧力分布を矛盾なくMHD平衡を求められるACCOMEコードとTAEモード安定性を求めるNOVA-Kコードを用いて解析した。低電流(3MA)低磁場(3T)プラズマにおいては、TAEモードが不安定となり、安定性に対する密度・温度依存性を明らかにした。高電流(10MA)においては、低nから高nまで限界に近いが、安定である。また、D-T放電のときの安定性についても議論している。

論文

Excitation of high n toroidicity-induced alfven eigenmodes and associated plasma dynamical behaviour in the JT-60U ICRF experiments

木村 晴行; 三枝 幹雄; 森山 伸一; 近藤 貴; 閨谷 譲; 小関 隆久; 西谷 健夫; 草間 義紀; 藤井 常幸; 佐藤 正泰; et al.

Physics Letters A, 199, p.86 - 92, 1995/00

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.08(Physics, Multidisciplinary)

第2高調波ICRF加熱中に観測される高調波MHDモードはICRF加熱によって生成される数MeVの水素によって励起されるトロイダルアルベン固有モード(TAEモード)であることが同定される。数MeVの水素とTAEモードとの間の明瞭な相関が見られる。TAEモードの振幅はトロイダルモード数の10以上までの増加とともに指数関数的に増大する。この傾向は現在のTAE安定性の局所理論では説明できない。巨大鋸歯状振動崩壊後のTAEモードの長い抑制は鋸歯状引導崩壊による高速イオンの損失とq-分布の時間発展により説明できる。

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