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論文

Particle transport in tokamak plasmas; Theory and experiment

Angioni, C.*; Fable, E.*; Greenwald, M.*; Maslov, M.*; Peeters, A. G.*; 竹永 秀信; Weisen, H.*

Plasma Physics and Controlled Fusion, 51(12), p.124017_1 - 124017_14, 2009/12

 被引用回数:114 パーセンタイル:97.68(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクプラズマにおける粒子輸送を決定する物理機構について、実験結果と理論予測との比較を行った。ここでは、乱流による粒子対流を引き起こす主な物理機構を理論的に特徴づけるため、ジャイロ運動論的方程式をもとにした簡単な解析的導出法から評価した指標を用いた。最初にトカマクプラズマにおける粒子輸送に関する実験結果を示し、次に理論的な予測との整合性について議論した。異なる領域のもとでは異なるプラズマパラメータ依存性を示すなど、複雑な特徴を示す理論予測と、同じく複雑な特徴を示す実験結果の間で定性的な一致が得られた。一部の実験データに関しては、理論予測と定量的な一致が得られた。これらの結果により、マクロ的な輸送特性とマイクロ乱流特性の直接的な関連を示すと同時に、マクロ不安定性と乱流の枠組みがトカマクプラズマでの粒子輸送をおもに引き起こしているという重要な確証を得た。最終的に、これらの結果が核融合炉での密度分布ピーキング度の予測に与える影響について明らかにした。

論文

The 2008 public release of the international multi-tokamak confinement profile database

Roach, C. M.*; Walters, M.*; Budny, R. V.*; Imbeaux, F.*; Fredian, T. W.*; Greenwald, M.*; Stillerman, J. A.*; Alexander, D. A.*; Carlsson, J.*; Cary, J. R.*; et al.

Nuclear Fusion, 48(12), p.125001_1 - 125001_19, 2008/12

 被引用回数:31 パーセンタイル:26.98(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、国際トカマク物理活動において構築し2008年に一般公開した分布データベースについて述べる。分布データベースは、プラズマ輸送特性を記述するモデルの検証に活用される。1998年に一般公開した分布データベースに加えて、世界のトカマク装置(11台)で得られた代表的な分布データ(約100放電)を新たに登録している。例えば、JETとTFTRで実施されたDT放電、各装置で得られた内部輸送障壁を持つ放電やハイブリッド運転シナリオの放電などが含まれており、新規登録されたすべての放電の目的や特徴を装置ごとに記述している。また、分布データベースはftp, http, MDSplusを通して読み出しが可能である。

論文

Experimental tests of paleoclassical transport

Callen, J. D.*; Anderson, J. K.*; Arlen, T. C.*; Bateman, G.*; Budny, R. V.*; 藤田 隆明; Greenfield, C. M.*; Greenwald, M.*; Groebner, R. J.*; Hill, D. N.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(11), p.1449 - 1457, 2007/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:27.89(Physics, Fluids & Plasmas)

最近開発されたパレオクラシカル輸送モデルが多数のトロイダルプラズマ装置のデータと比較された。DIII-D, Alcator C-MOD, NSTXのオーム加熱レベルのプラズマ,RTPの電子サイクロトロン波加熱プラズマ,JT-60Uの強い電子内部輸送障壁プラズマ,MST逆磁場ピンチ,SSPXスフェロマックの実験データを用いた。モデルから予想される径方向の電子熱輸送は、オーム加熱レベルの幅広い実験結果と一致し、2倍程度の誤差で電子熱輸送の下限を与えると思われる。

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:44 パーセンタイル:29.82(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

Inter-machine comparison of intrinsic toroidal rotation

Rice, J. E.*; Ince-Cushman, A.*; de Grassie, J. S.*; Eriksson, L.-G.*; 坂本 宜照; Scarabosio, A.*; Bortolon, A.*; Burrell, K. H.*; Fenzi-Bonizec, C.*; Greenwald, M. J.*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

多くのトカマクで観測される自発的なトロイダル回転速度のパラメータ依存性を検討し、将来の装置への外挿を試みた。JET, Alcator C-Mod, Tore Supra, DIII-D, JT-60U, TCVでは共通して自発回転速度が蓄積エネルギーに比例することがわかった。また、幾つかの装置ではプラズマ電流に反比例する傾向を示した。これらの依存性を無次元パラメータで表現すると、マッハ数が規格化ベータ値に比例すると解釈できる。この傾向だけでは、バルーニング不安定性のようなMHD現象が回転を駆動する乱流過程に作用すると結論づけることはできない。しかしながら、この依存性から規格化ベータ=2.6のITERでは自発回転速度のマッハ数が0.02に達すると予測されるため、外部からの運動量入力がなくても自発回転だけで抵抗性壁モードの安定化が期待されると解釈できる。

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:13 パーセンタイル:44.28(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

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:51 パーセンタイル:84.74(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

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

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:146 パーセンタイル:96.62(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。

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