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論文

Progress in the ITER physics basis, 2; Plasma confinement and transport

Doyle, E. J.*; Houlberg, W. A.*; 鎌田 裕; Mukhovatov, V.*; Osborne, T. H.*; Polevoi, A.*; Bateman, G.*; Connor, J. W.*; Cordey, J. G.*; 藤田 隆明; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S18 - S127, 2007/06

本稿は、国際熱核融合実験炉(ITER)の物理基盤に関し、プラズマ閉じ込めと輸送に関する最近7年間(1999年に発刊されたITER Physics Basis後)の世界の研究の進展をまとめたものである。輸送物理一般、プラズマ中心部での閉じ込めと輸送,Hモード周辺ペデスタル部の輸送とダイナミクス及び周辺局在化モード(ELM)、そして、これらに基づいたITERの予測について、実験及び理論・モデリングの両面から体系的に取りまとめる。

論文

Recent progress on the development and analysis of the ITPA global H-mode confinement database

McDonald, D. C.*; Cordey, J. G.*; Thomsen, K.*; Kardaun, O. J. W. F.*; Snipes, J. A.*; Greenwald, M.*; Sugiyama, L.*; Ryter, F.*; Kus, A.*; Stober, J.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(3), p.147 - 174, 2007/03

 被引用回数:39 パーセンタイル:73.68(Physics, Fluids & Plasmas)

国際トカマク物理活動(ITPA)全体的Hモード閉じ込めデーターベースの第3版(DB3)に関し1994年から2004年の期間に行われた更新と解析について、この論文は記述する。エネルギー閉じ込め時間とその制御パラメータの巨視的データを、異なったサイズと形状の次の18装置から集めた。ASDEX, ASDEX Upgrade, C-Mod CoMPASS-D, DIII-D, JET, JFT-2M, JT-60U, MAST, NSTX, PBX-M, PDX, START, T-10, TCV, TdeV, TFTR及びUMAN-3M。このDB3データベースに基づき、幅広い物理研究が行われた。特に中心部と周辺部の振る舞いの分離,無次元解析、及びデータベースと1次元輸送コードとの比較に進展があった。データーベースは、ITERのような次期装置の閉じ込め特性の基盤を評価することを主要な目的としており、この論文でも解析結果を踏まえて次期装置を議論する。

論文

The Role of aspect ratio and beta in H-mode confinement scalings

Kaye, S. M.*; Valovic, M.*; Chudnovskiy, A.*; Cordey, J. G.*; McDonald, D.*; Meakins, A.*; Thomsen, K.*; Akers, R.*; Bracco, G.*; Brickley, C.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A429 - A438, 2006/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:56.9(Physics, Fluids & Plasmas)

NSTXとMASTからの低アスペクト比データで拡大されたHモードデータベースを用いて、アスペクト比とベータの閉じ込め比例則に対する影響を、いろいろな統計手法を適用して調べた。予測変数として工学的パラメータを用いた比例則開発から、逆アスペクト比依存性は0.38から1.29乗にあることがわかった。これらの比例則を物理変数の比例則に変換すると、規格化エネルギー閉じ込め時間はベータ増加により低下する。アスペクト比とベータの間には強い相関があるので、物理変数をもとにする比例則は不確実になっている。

論文

The Impact of statistical models on scalings derived from multi-machine H-mode threshold experiments

McDonald, D. C.*; Meakins, A. J.*; Svensson, J.*; Kirk, A.*; Andrew, Y.*; Cordey, J. G.*; 滝塚 知典; ITPA Hモード閾値データベースワーキンググループ*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(5A), p.A439 - A447, 2006/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:65.69(Physics, Fluids & Plasmas)

国際閾値データベースをもとにして、通常最小二乗対数線形回帰法(OLS),変数内誤差対数線形通常回帰法及び最尤法からHモードパワー閾値の推定を行った。chi二乗解析によれば、3統計モデルはいずれもこれらのデータを完全に矛盾なく説明することはできない。この事実は、物理的及び統計的にさらに洗練されたモデルが必要なことを示唆している。ITERのパラメータにおける閾値について、最尤法では38.4MWが予測され、OLS法では31.1MWが予測される。

論文

Scaling of the energy confinement time with $$beta$$ and collisionality approaching ITER conditions

Cordey, J. G.*; Thomsen, K.*; Chudnovskiy, A.*; Kardaun, O. J. W. F.*; 滝塚 知典; Snipes, J. A.*; Greenwald, M.*; Sugiyama, L.*; Ryter, F.*; Kus, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 45(9), p.1078 - 1084, 2005/09

 被引用回数:47 パーセンタイル:15.91(Physics, Fluids & Plasmas)

ELMyHモードデータベースの最新版の状況を再検査した。一般最小2乗回帰法における幾つかの変数について偏りがあることが確認された。これらの欠点に注意して、3種の解析手法、(a)主要素回帰法,(b)変数内誤差手法、及び(c)偏りの小さい少数変数による解析、を取り入れた。標準的な工学的変数で表した比例則とともに、無次元物理変数を用いた比例則を導出した。新比例則は従来の比例則に比べて、ITERの標準的ベータ運転に関して同様な性能を予測するが、より高いベータの運転では性能が高くなると予測する。

論文

Dimensionless pedestal identity experiments in JT-60U and JET in ELMy H-mode plasmas

Saibene, G.*; 波多江 仰紀; Campbell, D. J.*; Cordey, J. G.*; la Luna, E. de.*; Giroud, C.*; Guenther, K.*; 鎌田 裕; Kempenaars, M. A. H.*; Loarte, A.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 46(5A), p.A195 - A205, 2004/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:64.88(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERにおけるHモードの周辺ペデスタル構造と周辺局在化モード(ELM)挙動の予測と制御手法の確立を目的とし、大型トカマク装置(JT-60及びJET(欧州))間の比較実験を初めて実施した。本論文は、その初期的な報告である。プラズマ断面形状、及びペデスタル部の輸送と安定性を支配する無次元量(ベータ値,規格化ラーマ半径,規格化衝突周波数)を一致させ、ペデスタル構造を比較した。ペデスタル部の幅に関しては、両装置でほぼ一致したが、周辺圧力及びその空間勾配は、JETがJT-60の約1.5倍であった。プラズマのアスペクト比が小さなJET装置での安定性が高い可能性がある。

論文

Comparison of ITER performance predicted by semi-empirical and theory-based transport models

Mukhovatov, V.*; 下村 安夫; Polevoi, A. R.*; 嶋田 道也; 杉原 正芳; Bateman, G.*; Cordey, J. G.*; Kardaun, O. J. F.*; Pereverzev, G. V.*; Voitsekhovich, I.*; et al.

Nuclear Fusion, 43(9), p.942 - 948, 2003/09

 被引用回数:40 パーセンタイル:22.17(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER のQの値=(核融合出力)/(補助加熱入力) を3つの異なる方法を用いて予測し比較した。第1の方法は経験的な閉じ込め時間比例則及び規定された輸送係数の分布を用いる。第2のアプローチは規格化パラメータをITERに類似した値に規定した放電に基づく外挿(ITER相似実験)を用いる。第3のアプローチは部分的に理論に基づいた輸送モデルに基づく。プラズマ電流15MA、プラズマ密度がグリーンワルド密度を15%下回る密度の条件ではITERH-98(y,2)比例則によるエネルギ-閉じ込め時間は3.7秒、標準偏差が14%である。第1の方法によってQの範囲を予測すると、補助加熱入力40MWの場合[6-15]である。また、良好なELMy Hモード閉じ込めが得られる範囲で補助加熱入力を最小に設定した場合は[6-30]である。JETにおけるITER相似実験による予測、及び、理論に基づいたモデルによる予測は、閉じ込め時間の経験則による予測と、不確定性の範囲内で一致する。

論文

Recent progress toward high performance above the greenwald density limit in impurity seeded discharges in limiter and divertor tokamaks

Ongena, J.*; Budny, R.*; Dumortier, P.*; Jackson, G. L.*; 久保 博孝; Messiaen, A. M.*; 村上 和功*; Strachan, J. D.*; Sydora, R.*; Tokar, M.*; et al.

Physics of Plasmas, 8(5), p.2188 - 2198, 2001/05

 被引用回数:46 パーセンタイル:19.09(Physics, Fluids & Plasmas)

ドイツのトカマク装置TEXTORでは、不純物入射によってグリーンワルド密度限界を超える高密度領域でHモードに相当する高い閉じ込め性能を得ている(RIモード)。このプラズマは閉じ込め性能の改善と第一壁の熱負荷の低減という観点で優れており、ほかのトカマク装置でもELMy Hモード、Lモードに不純物を入射する実験が行われている。JETでは、グリーンワルド密度限界近くまでELMy Hモードの閉じ込め性能を維持できた。JT-60Uでは、Ar入射によって高密度領域でELMy Hモードプラズマの閉じ込め性能を改善した。JET及びD III-Dでは、ダイバータ配位のLモードプラズマにおいて不純物入射に伴う輸送係数の減少を観測した。本論文では、これら不純物入射による閉じ込め性能の改善についてレビューする。

論文

The International multi-tokamak profile database

Boucher, D.*; Connor, J. W.*; Houlberg, W. A.*; Turner, M. F.*; Bracco, G.*; Chudnovskiy, A.*; Cordey, J. G.*; Greenwald, M. J.*; Hoang, G. T.*; Hogeweij, G. M. D.*; et al.

Nuclear Fusion, 40(12), p.1955 - 1981, 2000/12

輸送モデルのテストを目的として、多数の代表的なトカマク装置による国際的な分布データベースを構築した。このデータベースを用いることにより、輸送モデルの検証及び将来の装置における予測値を評価することができる。本論文ではデータベースを最大限に活用するため、データの構造、変数の定義及びその一覧、データベースへのアクセス法を詳細に記述した。各トカマク装置からのデータについての簡単な説明も記述した。

論文

Threshold power and energy confinement for ITER

滝塚 知典; 福田 武司; 鎌田 裕; 菊池 満; 松田 俊明; 三浦 幸俊; 内藤 磨; 玉井 広史; D.Boucher*; G.Bracco*; et al.

Fusion Energy 1996, 2, p.795 - 806, 1997/00

ITERにおけるLH遷移の閾値パワーと閉じ込め性能を予測するために、データベースの集積と、そのデータ解析を進めている。閾値パワー比例則P$$_{thr}$$~B$$_{t}$$n$$_{e0,7,5}$$R$$^{2}$$を求め、ITERでの予測値が100$$times$$2$$^{pm1}$$MWとなった。Lモード閉じ込めデータベースの解析から熱エネルギー閉じ込め時間比例則を得た。拡張されたITER Hモード閉じ込めデータベースの解析により、ITERにおけるELMy Hモードでの閉じ込め時間$$tau$$$$_{th}$$は6$$times$$(1$$pm$$0.3)秒と予測した。規格化ラーマ半径の減少に対して系統的な$$tau$$$$_{th}$$の劣化はないことが分かった。次元的に正しい形のオフセット線形則も、ITERに対し同様の$$tau$$$$_{th}$$の値を与える。

論文

ITER L mode confinement database

Kaye, S. M.*; Greenwald, M. J.*; U.Stroth*; O.Kardaun*; A.Kus*; Schissel, D. R.*; J.DeBoo*; Bracco, G.*; K.Thomsen*; Cordey, J. G.*; et al.

Nuclear Fusion, 37(9), p.1303 - 1328, 1997/00

 被引用回数:140 パーセンタイル:3.4(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER物理R&Dの枠組みで進められているL-モードデータベースの更新作業の結果をまとめた。データは、ALCATOR C-MOD,ASDEX,DIII,DIII-D,FTU,JET,JFT-2M,JT-60,PBX-M,PDX,T-10,TEXTOR,TFTR,TORE SUPRAの14装置のデータで、合計2938測定点(L-モード:1881点、OH:922点、その他:135点、各測定点に対し95のパラメータを持つ)で構成されている。各装置の提供データに関する説明、変数に関する説明をすると同時に、サブセットのデータ(1312点)によるL-モード熱閉じ込め時間の比例則を導出している。$$tau$$$$_{E,th}$$=0.023I$$_{P0.96}$$B$$_{T0.03}$$R$$^{1.83}$$(R/a)$$^{0.06}$$$$kappa$$$$^{0.64}$$n$$^{0.40}$$M$$_{eff0.20}$$P$$^{-0.73}$$。この比例則によるITERの閉じ込めの時間の予測は2.2秒である。

論文

ITER forecasts

Cordey, J. G.*; 滝塚 知典; 三浦 幸俊; 小川 雄一*; D.Boucher*; J.W.Connor*; Kardaun, O.*; Ryter, F.*; M.F.Turner*; A.Taroni*; et al.

Science, 275(5298), p.290 - 291, 1997/00

SCIENCE,Vol.274,p.1600に掲載されたJ.Glanz著の、ITERの閉じ込め性能予測に関する批判記事に対し、ITER物理R&D「閉じ込めデータベースとモデリング」専門家グループからの反論を述べるものである。批判の根拠が特定のモデルに基づいて行われており、そのモデルの正当性は現状では認められていない。現在のITER設計に適用されている予測が最も確からしいと考えているが、上記の特定モデルも含め、各種モデルを取入れた予測検討が現在進行している。

論文

ITER; Analysis of the H-mode confinement and threshold databases

Kardaun, O.*; Ryter, F.*; Stroth, U.*; Kus, A.*; Deboo, J. C.*; Schissel, D. P.*; Bramson, G.*; Carlstrom, T. N.*; Thomsen, K.*; Campbell, D. J.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1992, Vol.3, p.251 - 270, 1993/00

最近まで行った、H-モードデータベースの更新およびデータの追加作業によりできあがったITERH.DB2の解析結果について発表する。このデータからのスケーリング則は、ELMなしのデータに対して、$$tau$$$$_{E}$$=CI$$_{p0.90}$$・B$$_{t0.35}$$・P$$_{L-0.55}$$(A/Z)$$^{0.50}$$R$$^{1.85}$$K$$^{0.7}$$(a/R)-0$$eta$$$$^{0.1}$$であり$$tau$$$$_{Eth}$$=C$$_{th}$$I$$_{p0.95}$$B$$_{t0.30}$$P$$_{L-0.70}$$(A/Z)$$^{0.30}$$R$$^{222}$$K$$^{0.55}$$(a/R)$$^{0n0.35}$$である。

論文

Global energy confinement H-mode database for ITER

Christiansen, J. P.*; Cordey, J. G.*; Thomsen, K.*; A.Tanga*; Deboo, J. C.*; Schissel, D. P.*; T.S.Taylor*; Kardaun, O.*; F.Wagner*; Ryter, F.*; et al.

Nuclear Fusion, 32(2), p.291 - 338, 1992/00

 被引用回数:69 パーセンタイル:10.79(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER H-モードデータベースは、ASDEX,DIII-D,JET,JFT-2M,PBX-M,PDXの6つのサイズおよび形状の異なる装置のデータにより構築されている。この論文は、そのデータベースの変数、各装置のデータの特徴についての説明および閉込めスケーリング則についてまとめたものである。

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