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論文

Perspective of negative triangularity tokamak as fusion energy system

菊池 満; Medvedev, S.*; 滝塚 知典*; Fasoli, A.*; Wu, Y.*; Diamond, P. H.*; Duan, X.*; 岸本 泰明*; 花田 和明*; 他41名*

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 39E, p.P4.179_1 - P4.179_4, 2015/06

核融合炉における熱粒子制御は挑戦的課題である。定常的な熱負荷とエルムによる過渡的熱負荷を緩和する新しい方策として負三角度トカマクを評価している。これまで、負三角度は磁気丘であるにもかかわらず、ダブルヌルでは炉に使えるレベルの規格化ベータ値3以上が安定であることを見いだしている。本論文では、シングルヌル平衡配位とその理想電磁流体安定性を報告する。

論文

A Possible breakthrough of power handling by plasma shaping in tokamak

菊池 満; Fasoli, A.*; 滝塚 知典*; Diamond, P. H.*; Medvedev, S.*; Wu, Y.*; Duan, X.*; 岸本 泰明*; 花田 和明*; Pueschel, M. J.*; et al.

Proceedings of 8th IAEA Technical Meeting on Steady State Operation of Magnetic Fusion Devices (CD-ROM), 20 Pages, 2015/05

D型形状でHモード運転の標準的なトカマクは優れた閉じ込め性能を示すものの、過渡的、定常的な熱負荷の問題で大きな課題を持っている。これらを解決する方法として将来を見据えた幅ひろい考え方として形状制御を用いて熱制御を緩和する方式について講演する。

論文

Dynamics of stimulated L$$rightarrow$$H transitions

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Hahn, S.-H.*; Xiao, W. W.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Tynan, G. R.*

Physics of Plasmas, 20(8), p.082304_1 - 082304_11, 2013/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:34.28(Physics, Fluids & Plasmas)

L$$rightarrow$$H遷移が刺激される場合のモデル研究を簡易化メゾスケールモデルを用いて行った。粒子入射を亜臨界加熱状態のプラズマに入射することでL$$rightarrow$$H遷移が誘発された。粒子入射はプラズマ周辺領域の密度・温度勾配を変化させて、径電場を変える。この周辺領域の径電場変化が亜臨界状態でのL$$rightarrow$$H遷移において重要である。弱い加熱状態で、強い粒子入射を行うと、過渡的な輸送障壁の形成が予測された。このとき、過渡的な輸送障壁の持続時間よりも短い周期で粒子入射を連続的に与えると、輸送障壁が維持された。ガスパフによってL$$rightarrow$$H遷移を誘発させる場合と粒子入射の場合と比較すると、L$$rightarrow$$H遷移を起こすのに必要な粒子数はガスパフの場合の方が非常に多い。これは、L$$rightarrow$$H遷移を起こすために、短い時間で強い粒子入射を与えた方が良いことを示している。L$$rightarrow$$H遷移が誘発される場合には、帯状流は遷移のトリガーとしての役割を果たさない。

論文

Spatio-temporal evolution of the L$$rightarrow$$H and H$$rightarrow$$L transitions

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Fedorczak, N.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Malkov, M.*; Lee, C.*; 小菅 祐輔*; Tynan, G. R.*; Xu, G. S.*; Estrada, T.*; et al.

Nuclear Fusion, 53(7), p.073044_1 - 073044_10, 2013/07

 被引用回数:16 パーセンタイル:23.91(Physics, Fluids & Plasmas)

L$$rightarrow$$H, H$$rightarrow$$L遷移の理解はITER運用の成否に重要である。この論文で我々は新たな理論モデル研究を紹介して、遷移の時空間ダイナミクスを調べる。ここで帯状流の役割、そしてダイナミクスと輸送しきい値の間にあるマクロとミクロの接続について強調する。モデルは5場で、簡略化された座標系で、時間と1次元の空間発展を解く。この論文の内容は次の通りである。(a)モデルの基礎方程式とL$$rightarrow$$I$$rightarrow$$H遷移の時空間発展、(b)$$nabla$$Bドリフトの非対称性で輸送しきい値が変化することの物理的な説明、(c)熱雪崩現象がL$$rightarrow$$I$$rightarrow$$H遷移のしきい値変位に与える影響、(d)H$$rightarrow$$L逆遷移のダイナミクスとヒステリシスの物理。

論文

Spatio-temporal evolution of the H$$rightarrow$$L back transition

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Schmitz, L.*; McDonald, D. C.*; Estrada, T.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Tynan, G. R.*

Physics of Plasmas, 20(6), p.062304_1 - 062304_9, 2013/06

 被引用回数:14 パーセンタイル:28.64(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERでは、輸送閉じ込め状態が改善するL$$rightarrow$$H遷移が発生する臨界近傍の加熱パラメータを選択する。装置サイズは巨大であるので、装置全体の制御は困難である。したがって、プラズマ閉じ込め状態の改善に関する研究では、H$$rightarrow$$L逆遷移も考慮しなければならない。本研究では簡約化された1次元メゾスケールモデルを用いて、ELMの無い状態でのH $$rightarrow$$L逆遷移のダイナミクスを調べた。モデル計算により、乱流の拡散現象がH$$rightarrow$$L逆遷移を引き起こす重要なプロセスであることが分かった。逆遷移現象には乱流とプロファイルを結ぶフィードバック機構が存在する。加熱を緩やかに減少させた場合、Iフェイズと呼ばれるL$$rightarrow$$H遷移前に見られる乱流揺動の振動現象が発生した。一方、急激な加熱減少の場合の挙動はよりバースト的である。IフェイズはHモードの乱流が残存するペデスタルの上部に現れる。ヌセルト数を用いて、プロファイル勾配に対するヒステリシスを特徴付けた。温度勾配に対する密度勾配の発展を追跡することで、相対ヒステリシスが記述できて、これがペデスタルのプラントル数に依存することがわかった。Hモードの密度勾配はHモードの温度勾配よりもより残存しやすいことが想定される。

論文

1st Asia-Pacific Transport Working Group (APTWG) Meeting

居田 克巳*; Dong, J. Q.*; 菊池 満; Kwon, J. M.*; Diamond, P. H.*

Nuclear Fusion, 52(2), p.027001_1 - 027001_10, 2012/02

本会議報告は、2011年6月14-17日に土岐で開催された第1回アジア・太平洋輸送作業部会での発表と議論をまとめたものである。本会議のトピックスは運動量輸送,非局所輸送,周辺乱流とL-H遷移,輸送の3次元効果である。本会合での始められた活動も記載した。

論文

Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas

藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 井口 春和*; 浜田 泰司*; 中野 治久*; 大島 慎介*; 伊藤 公孝*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S718 - S726, 2007/10

 被引用回数:74 パーセンタイル:4.38(Physics, Fluids & Plasmas)

帯状流の物理の実験的進展につきレビューする。新しい測定器により、プラズマ中の帯状流の存在が確認され、その時間空間特性,乱流や閉じ込めとの関係が明らかにされてきた。特に、測地的音波モードという振動帯状流について、測定結果が集積し、理論的進展をうながしている。乱流による帯状流の生成機構も解明されつつある。各国の装置の結果を比較,協力することにより、今後もなお一層、帯状流と閉じ込めとの関係の解明を進めることが重要である。

論文

Experimental progress on zonal flow physics in toroidal plasmas

藤澤 彰英*; 井戸 毅*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*; 松岡 啓介*; 浜田 泰司*; 星野 克道; 永島 芳彦*; 篠原 孝司; 中野 治久*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

帯状流に関する実験の現状についてまとめる。測定の進歩により、帯状流の存在,時間空間特性,乱流との関係,閉じ込めとの関係などが明らかになりつつある。特に、帯状流の一種である測地的音波モードの測定結果の集積により、これを記述できる理論の構築が必要となっている。これらの帯状流と閉じ込めの解明をさらに進めるためには、装置間の横断的研究が非常に有効であると考えられる。

口頭

Physics of stimulated and spontaneous L-H transitions

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Hahn, S.-H.*; Xiao, W. W.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Tynan, G. R.*

no journal, , 

核融合プラズマの実現にはH-modeの物理解明が必要である。H-modeに関しては、理解をするだけではなく制御方法についても議論をしなければならない。L-H遷移の制御方法として考えられるのが、粒子入射をプラズマ端にパルスとして与える方法である。本発表では、LH遷移を再現する1次元のメゾスケールモデルを紹介し、その数値計算で粒子入射によってLH遷移が誘起されたことを報告する。従来の加熱による自発的なL-H遷移では、加熱によって乱流が励起し、帯状流が励起され、乱流が減少し、圧力勾配が上昇して径電場が上昇してH-modeが固定される。しかし、自発的な輸送遷移が起こらないような低い加熱状態でも、粒子入射をプラズマ端に与えると、プラズマ端の径電場が変化してH-modeが固定された。これを解析すると、帯状流は本質的には輸送遷移のトリガーとしての役割を果たさないことが分かった。

口頭

1次元モデルにおけるL-H, H-L遷移の時空間発展

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Schmitz, L.*; McDonald, D. C.*; Gurcan, O.*; Tynan, G. R.*

no journal, , 

ITERでは、輸送閉じ込め状態が改善するL-H遷移が発生する臨界近傍の加熱パラメータを選択する。装置サイズは巨大であるので、装置制御は限定的となる。したがって、プラズマ閉じ込め状態の改善に関する研究では、H-L逆遷移も考慮しなければならない。本研究では簡約化された1次元メゾスケールモデルを用いて、ELMのない状態でのH-L逆遷移のダイナミクスを調べた。モデル計算により、乱流の拡散現象がH-L逆遷移を引き起こす重要なプロセスであることが分かった。逆遷移現象には乱流とプロファイルを結ぶフィードバック機構が存在する。加熱を緩やかに減少させた場合、Iフェイズと呼ばれるL-H遷移前に見られる乱流揺動の振動現象が発生した。一方、急激な加熱減少の場合の挙動はよりバースト的である。IフェイズはHモードの乱流が残存するペデスタルの上部に現れる。ヌセルト数を用いて、プロファイル勾配に対するヒステリシスを特徴付けた。温度勾配に対する密度勾配の発展を追跡することで、相対ヒステリシスが記述できて、これがペデスタルのプラントル数に依存することがわかった。Hモードの密度勾配はHモードの温度勾配よりもより残存しやすいことが想定される。

口頭

Progress of understanding negative triangular tokamak configuration

菊池 満; Fasoli, A.*; 滝塚 知典*; Diamond, P.*; Medvedev, S.*; Duan, X.*; 図子 秀樹*; 古川 勝*; 岸本 泰明*; Wu, Y.*; et al.

no journal, , 

トカマクにおける標準的なD型Hモードプラズマシナリオは熱粒子制御の観点からは課題を含んでいる。革新的なトカマク配位として負三角度の可能性が菊池等によって議論されている。CRPP-EPFLによる負三角度プラズマの実験と理論研究で閉じ込め改善が報告されており、負三角度配位はSOL流速の低減が示唆される。近年のタイプII ELMやグラッシーELMの理論研究によると第2安定化領域へのアクセスを閉じることと運動論的効果が小ELMの達成に重要であることがわかってきた。Medvedevによると負三角度では第2安定化領域への窓が閉じることが分かっている。講演では、これらを含む最近の理解進展をまとめる。

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