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都筑 和泰*; 木村 晴行; 草間 義紀; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 上原 和也; 栗田 源一; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.197 - 208, 2006/02
被引用回数：11 パーセンタイル：59.29(Nuclear Science & Technology)低放射化フェライト鋼は核融合原型炉のブランケット構造材の有力候補である。しかし、強磁性体であるため、プラズマの生成,制御,閉じ込め,安定性等に悪影響を与えることが懸念されていた。また、酸素不純物の吸蔵量が大きいことから、プラズマ中に不純物を放出することも懸念された。JFT-2Mでは段階的にフェライト鋼を導入して適合性試験を進めた。その最終段階では、真空容器内壁の全面にフェライト鋼を設置して実験を行った。プラズマ生成,制御に関しては、フェライト鋼によって生成される磁場が、外部磁場の10%程度であり、トカマクプラズマが既存の制御系で生成可能であることを示した。また、高規格化ベータプラズマに対する適合性を調べる実験を行い、フェライト鋼壁の存在下でも原型炉の運転領域に相当する規格化ベータ3.5程度のプラズマが生成できることを実証した。壁に近づけると不安定性の成長速度が遅くなることを示し、フェライト鋼壁が非磁性導体壁と同様の壁安定化効果を持つことを示した。低ベータでのロックトモード,Hモード遷移等にも悪影響は観測されなかった。以上のように、フェライト鋼の原型炉への適用に対し見通しを与える結果が得られた。
篠原 孝司; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 都筑 和泰; 鈴木 貞明; 浦田 一宏*; 伊世井 宣明; 谷 孝志; 菊池 一夫; 柴田 孝俊; et al.
Fusion Science and Technology, 49(2), p.187 - 196, 2006/02
被引用回数：7 パーセンタイル：45.22(Nuclear Science & Technology)JFT-2Mではフェライト鋼の挿入によりトロイダル磁場のリップルを低減した。二種の低減法が試された。最初の場合では、フェライト鋼はトロイダルコイルと真空容器に挟まれる空間に設置された。二つ目の場合ではフェライトは真空容器の内面をほぼ全面覆うように設置された。いずれの場合もリップルの低減に成功し、高速イオンの熱負荷の低減を確認した。また、フェライト鋼によって発生する複雑磁場に対応したOFMCコードも作成した。ここではJFT-2Mのフェライト鋼挿入によるリップル低減についてレビューする。
都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.
Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10
被引用回数：39 パーセンタイル：73.18(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化
が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。
諫山 明彦; 岩間 尚文*; 正和 武志*; 細田 陽介*; 伊世井 宣明; 石田 真一; 佐藤 正泰
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(9A), p.5787 - 5796, 2003/09
被引用回数：3 パーセンタイル：15.46(Physics, Applied)フーリエ変換分光装置(FTS)ではマイケルソン干渉計を用いて電子サイクロトロン放射(ECE)から電子温度分布を得ている。マイケルソン干渉計では走査鏡をスキャンする(走査時間:約20ms)ことにより干渉信号を得ていて、この間プラズマの電子温度は変化しないと仮定している。しかし、ELMy Hモードプラズマでは、ELMにより発生した非熱的放射パルス(パルス幅:100
s程度)により干渉信号が歪み、電子温度分布測定が不可能になる。今回、非熱的放射パルスを検出・除去する手法を開発し、さらに、欠損の生じた干渉信号に最大エントロピー法(MEM)を適用して電子温度分布を得ることに成功した。また、最大エントロピー法を適用する際、スペクトルの平滑度を決めるパラメータ(「正規化パラメータ」)を最適化する必要があるが、今回は線形問題で用いられている最小GCV(GeneralizedCross Validation)規準を非線形問題であるMEMに適用した。その結果、最小GCV規準はMEMの正規化パラメータの決定に有用であることがわかった。今回開発した手法をJT-60U実験時の信号に適用した結果、一連のデータを放電間に自動処理できる可能性があることがわかった。
諫山 明彦; 岩間 尚文*; 細田 陽介*; 佐武 慎介*; 伊世井 宣明; 石田 真一; 佐藤 正泰
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(3), p.L329 - L331, 2003/03
被引用回数：2 パーセンタイル：10.58(Physics, Applied)一般に多チャンネルの計測装置のデータセットは行列で表現でき、そのデータに行列演算を施すことにより新しい信号処理手法が確立できることが期待できる。今回、20チャンネル回折格子型分光装置により測定した電子温度分布データに特異値分解を適用し、特異値・特異行列の特徴を調べた。その結果、電子温度の平衡成分は特異値が最も大きい特異行列でほぼ表現できることがわかった。さらに、空間的に局在した不安定性がプラズマ中に存在するデータの場合は、特定の特異行列に不安定性を表現する成分が現れ、不安定性の分離が可能であることがわかった。また、特異値の小さい特異行列はノイズ成分を構成していると考えられるが、実際、特異値の大きい項のみ取り出すことによりS/N比を改善することができた。このことは特異値分解により、データセットのノイズ除去とともにデータ圧縮もできることを示唆している。
都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 伊世井 宣明; 木村 晴行; 小川 宏明; 宮地 謙吾; 山本 正弘; 柴田 孝俊
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1386 - 1390, 2002/12
被引用回数：15 パーセンタイル：66.96(Materials Science, Multidisciplinary)低放射化フェライト鋼は原型炉の構造材の候補材料であるが、強磁性体であるため、閉じ込め,安定性の劣化が懸念されている。そのため、プラズマへの適用性を実証していくことが不可欠であり、JFT-2Mにおいては三段階で試験を進めることになっている。これまでに第二段階であるフェライト鋼板の真空容器内部分的設置による適合性予備試験を終了したが、プラズマに対する悪影響は観測されておらず、トロイダル磁場リップルの低減が可能であるなど、むしろプラズマの改善に役立つことが実証されている。第三段階では、リップルの理想的な低減と、プラズマ安定性への影響のさらなる理解を目標にフェライト鋼板を真空容器内に全面的に設置することになっており、現在設置工事を行っている。また、リップルの実測、及び誤差磁場の計測のため高精度の磁場計測器を開発し、設置前の磁場測定まで終了した。リップル率,誤差磁場成分とも十分な精度で参照データを取得できた。
神谷 健作; 木村 晴行; 小川 宏明; 川島 寿人; 都筑 和泰; 伊世井 宣明; 佐藤 正泰; 篠原 孝司
プラズマ・核融合学会誌, 78(12), p.1361 - 1367, 2002/12
反電流方向中性粒子ビーム入射による電子密度の尖塔化を伴う閉じ込め改善モードにおいては、鋸歯状振動の安定化が観測されている。運動シュタルク効果を利用した電流分布測定を行うことにより、その動的挙動が明らかになった。鋸歯状振動が安定化される過程において電流分布が平坦化するとともに中心電子温度が増加し、最終的に凹状電流分布(弱負磁気シアー配位)が形成された。一方、電流方向中性粒子ビーム入射の場合には電流分布が尖塔化し、鋸歯状振動の発生とともに閉じ込めは劣化した。このことから、弱負磁気シアー配位の形成には反電流方向電流駆動が重要な役割を果たしていることがわかった。また第一壁のボロンコーティングによる不純物制御効果により、今回得られた弱負磁気シアー配位は準定常維持に適した特性を示すことが示唆された。
杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09
被引用回数：6 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。
佐藤 正泰; 木村 晴行; 三浦 幸俊; 中山 武*; 飛田 健次; 川島 寿人; 都筑 和泰; 伊世井 宣明
Nuclear Fusion, 42(8), p.1008 - 1013, 2002/08
被引用回数：4 パーセンタイル：14.15(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mではフェライト鋼とプラズマとの整合性を調べる先進材料プラズマ試験を現在段階的に進めている。第一段階のリップル低減試験では、トロイダル磁場コイルの直下で真空容器の外側にフェライト鋼板(FP)を設置して、トロイダル磁場のリップル(強弱)を低減し、高速イオンのリップル損失減少を実証した。フェライト鋼を装着した場合、磁場の構造が複雑に変化し、トロイダル磁場コイルの数に相当するトロイダルモード数の磁場リップルだけでなく、その高調波が発生する。磁場の強さとフェライト鋼の厚さを変え、基本波リップルと2倍高調波リップルを変化させることにより、リップル捕捉損失は、肩部の基本波リップル率に強く依存することを明らかにした。FPにより作り出される磁場を考慮に入れて軌道追跡モンテカルロコード(OFMC)を拡張し、実験結果と比較した。その数値結果は、リップル捕捉損失は肩部の基本波リップル率に強く依存し、実験事実を定性的に説明できる。
二宮 博正; 狐崎 晶雄; 清水 正亜; 栗山 正明; JT-60チーム; 木村 晴行; 川島 寿人; 都筑 和泰; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; et al.
Fusion Science and Technology, 42(1), p.7 - 31, 2002/07
被引用回数：13 パーセンタイル：24.24(Nuclear Science & Technology)先進定常トカマク運転に必要な高い総合性能を維持する科学的基盤を確立するため、JT-60Uは改善閉じ込めモードの運転制御シナリオの最適化を進め、各種のプラズマ性能を向上してきた。この結果、定常トカマク炉に向けた顕著な成果を得た。これらの成果の詳細を報告する。JFT-2Mでは、高性能プラズマの開発と核融合炉で採用が予定されている構造材料開発のための先進的研究と基礎的な研究を進めている。真空容器外側に設置したフェライト鋼により、トロイダル磁場リップルが減少することが示された。真空容器内の20%の領域にフェライト鋼を設置しても、プラズマ性能への影響は見られなかった。TRIAM-1Mの結果についても報告する。
都筑 和泰; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 木村 晴行; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 小川 俊英; 柴田 孝俊; 秋山 隆*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.455 - 461, 2002/05
JFT-2Mにおいては、核融合原型炉の構造材の有力候補である低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性を調べる実験を段階的に進めている。本実験では、最終段階の真空容器内壁の全面フェライト鋼化の前段階として、フェライト鋼板を真空容器内に部分的に設置し、不純物放出、及び磁気的影響の予備的評価を行った。また表面特性改善のため、その場ボロン化設備を新設した。真空排気,プラズマ生成は、設置前と同様の手法で行い、不純物放出,プラズマ制御への影響が小さいことを確認した。またプラズマ安定性を調べる実験を行い、磁気的特性がロックトモードに悪影響を与えないことを示した。一連のデータ取得後ボロンコーティングを行い、その有効性を確認したボロン化後、
=2.7の高規格化プラズマの生成を行うことができ、プラズマ高性能化にとっても有望な結果を得た。
諫山 明彦; 伊世井 宣明; 石田 真一; 佐藤 正泰
Review of Scientific Instruments, 73(3), p.1165 - 1168, 2002/03
被引用回数：13 パーセンタイル：57.20(Instruments & Instrumentation)電子温度及びその揺動を測定するために、JT-60Uの回折格子型分光装置用20チャンネル電子サイクロトロン放射(ECE)検出システムを開発した。1列に並べられたインジウム・アンチモン(InSb)検出器は、直径約50cmのクライオスタットに貯蔵された液体ヘリウムにより冷却されている。クライオスタット及び開口部の断熱特性を向上することにより液体ヘリウムの保持時間は7週間に達し、少ない作業頻度で装置の維持が可能となった。20チャンネルの前置増幅器は直流結合のものであり、低周波数のECEも測定することができる。直流結合前置増幅器を用いるときにはバイアスのドリフトが問題となるが、本システムでは放電1分前にCAMACモジュール制御用の信号を受信し増幅器内部に設置したタイマーを起動することにより、放電直前にバイアスをキャンセルしている。既設の20チャンネル検出システム(冷凍機によりInSb検出器を冷却し、前置増幅器には交流結合のものを使用している)と比較すると信号雑音比が大幅に改善されていて、これにより小さい揺動も検出できるようになった。この検出システムを用いることにより、負磁気シア放電の内部輸送障壁近傍の電子温度や電子温度揺動を測定した結果、内部輸送障壁の成長過程における電子温度の変動を観測することができた。
柴田 孝俊; 秋山 隆*; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 木村 晴行; 宮地 謙吾; 岡野 文範; 佐藤 正泰; 鈴木 貞明; 都筑 和泰; et al.
Proceedings of 19th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE), p.360 - 363, 2002/00
JFT-2Mでは、原型炉の構造材料として低放射化フェライト鋼(F82H)を使用することができるかどうか立証するために、Advanced Material Tokamak Experiments(AMTEX)を段階的に実施している。本発表では、AMTEX計画の第2段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ部分的に設置したが、そのときに行ったフェライト鋼板壁の設計,構造,設置及び調整に関する技術的検討,試験・検査等の詳細を発表する。また、AMTEX計画の第3段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ全面設置する計画について発表する。
伊世井 宣明; 諫山 明彦; 石田 真一; 佐藤 正泰; 及川 聡洋; 福田 武司; 長島 章; 岩間 尚文*; JT-60チーム
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.213 - 220, 2001/11
被引用回数：17 パーセンタイル：74.26(Nuclear Science & Technology)JT-60Uプラズマの電子温度分布を、高時間・高空間分解能で測定することを目的として、ECE(電子サイクロトロン放射光)計測システムの開発を進めてきた。このシステムは、三つの異なったタイプのECE計測器から構成されている。フーリエ分光器は、絶対較正が施され、また、広い周波数領域の測定が可能であるが、時間分解能は、可動ミラーの駆動時間で制約されている。それに対し、回折格子型分光器は、高い時間分解能を有するが、絶対較正はできず、相対較正が適用される。また、ヘテロダインラジオメータは、高時間分解能と高空間分解能を合わせ持ち、さらに、SN比が非常に高いという特徴を有するが、周波数領域は、限られている。JT-60UにおけるECE計測システムでは、これらの機器を相補的に組み合わせて活用することにより、高分解能で信頼性の高い計測データを提供することに成功している。
木村 晴行; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 伊世井 宣明; 都筑 和泰; 小川 宏明; 小川 俊英; 三浦 幸俊; 山本 正弘; 柴田 孝俊; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.837 - 841, 2001/10
被引用回数：14 パーセンタイル：68.44(Nuclear Science & Technology)低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性試験(先進材料プラズマ試験)がJFT-2Mで進展している。真空容器とトロイダル磁場コイルの間にフェライト鋼板を挿入することによりトロイダル磁場リップル低減を実証した(第1段階)。第2段階ではフェライト鋼板を真空容器の内部に部分的に設置してプラズマへの適合性を予備的に調べており、これまでのところフェライト鋼の強磁性や真空特性がプラズマに及ぼす悪影響は観測されていない。フェライト鋼板のプラズマ-壁相互作用の改善のためボロンコーティングを実施した。プラズマ密度の上限はフェライト鋼板設置後、ボロンコーティングを行うことにより1.6倍以上に増加した。真空容器内壁を全面的にフェライト鋼化してプラズマとの適合性を本格的に調べる試験(第3段階)のための設計と準備が進行中である。
神谷 健作; 木村 晴行; 星野 克道; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 上原 和也; JFT-2Mグループ
Review of Scientific Instruments, 72(7), p.2931 - 2935, 2001/07
被引用回数：6 パーセンタイル：39.89(Instruments & Instrumentation)JFT-2M装置において、径電場分布の同時測定が可能な運動シュタルク効果を用いるプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布)計測装置を開発した。JFT-2M装置における2系統の加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向、及び逆電流方向入射)を一つの光学系から同時に、かつ接線方向の視線で見込むことにより、高空間分解能で、かつ径電場に対する感度が最も良くなる。L-modeプラズマについて初期データを取得できた。磁場のピッチ角、及び径電場の測定精度はそれぞれ0.1
,4kV/m程度であり、この場合の時間分解能は約10msである。
H-mode discharges in JT-60U諫山 明彦; 鎌田 裕; 小関 隆久; 井手 俊介; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 鈴木 隆博; 閨谷 譲; 伊世井 宣明; 濱松 清隆; et al.
Nuclear Fusion, 41(6), p.761 - 768, 2001/06
被引用回数：52 パーセンタイル：80.37(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは準定常高 Hモード放電において、(1)分布の最適化による新古典テアリングモード(NTM)の抑制、及び(2)磁気島へのECCD/ECHによるNTMの安定化という2つの運転方法を適用し性能の向上を図った。前者の運転方式では、
2.0,
2.5,H
2.8のELMy Hモードを1.3秒間維持するのに成功した。一連の放電で高性能プラズマの維持時間を制限するNTMの特性を調べ、(1)運転領域とモード数との関係,(2)不安定性発生時と消滅時の値とのヒステリシス,(3)不安定性発生時の値の商都都度依存性を明らかにした。また、圧力勾配と安全係数分布の関係によっても不安定性の有無が決まることを明らかにした。さらに後者の運転方式では、入射角の最適ににより1.6MWのEC波入射にてNTMを完全に安定化するのにも成功した。
伊世井 宣明; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 川島 寿人; 三浦 幸俊; 木村 晴行; JFT-2Mグループ
Fusion Technology, 39(Part2), p.1101 - 1105, 2001/03
低放射化フェライト鋼(F82H)は、原型炉における構造材料の有力候補の一つであるが、実際に利用するためには、プラズマに与える影響などが十分に明らかにされなければならない。中型トカマク装置JFT-2Mでは、F82Hを真空容器内部に部分的に設置し、フェライト鋼とプラズマの適合性に関する予備試験を進めている。フェライト鋼は強磁性体であることから、そのプラズマに与える磁気的影響が懸念される。すなわち、フェライト鋼による磁場吸い込み効果や誤差磁場などがプラズマの制御や安定性に影響を及ぼすことが考えられる。フェライト鋼を真空容器の外部及び内部に設置した場合について、ディスラプションの発生領域を比較した結果、内部設置フェライト鋼による悪影響は見られなかった。これら磁気的影響の詳細について、得られた実験結果を報告する。
川島 寿人; 佐藤 正泰; 都筑 和泰; 三浦 幸俊; 伊世井 宣明; 木村 晴行; 中山 武*; 阿部 充志*; Darrow, D. S.*; JFT-2Mグループ
Nuclear Fusion, 41(3), p.257 - 263, 2001/03
被引用回数：38 パーセンタイル：72.55(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mでは先進材料プラズマ試験(AMTEX)計画として低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性を研究している。第1段階として、フェライト鋼板(FB)をトロイダル磁場コイルと真空容器の間に挿入してトロイダル磁場リップルの低減を試験した。その結果、FB装着によってリップル率及びリップルによる高速イオン損失が明らかに低減されることがわかった。特にFB厚の最適化によって肩部のリップル率を0.07%まで下げられ、リップル捕捉によるイオン損失をほぼ零にできた。現在、FBを真空容器内部に部分的に設置し、プラズマへの適合性を予備的に調べている(第2段階)。これまでのところ、FBの強磁性によるプラズマ制御・安定性への悪影響や不純物放出等に関する問題点は見られておらず、かつ、高プラズマとの両立にとって有望な結果が得られている。
佐藤 正泰; 伊世井 宣明; 諫山 明彦; 石田 真一
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.161 - 168, 2001/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)トカマクプラズマにおける電子サイクロトロン放射(ECE)による電子温度分布測定に関する克服すべき課題(相対論的効果、屈折効果、偏光の効果)のうち従来余り重要性が認識されていない偏光の効果について、偏光面の状態を数値解析で評価した結果について発表する。ここでは水平の視線に限定する。トカマクでは磁気軸を通る視線では、ファラディ回転が起こらない。しかし磁場のシアの効果により偏光面が回転する。数値計算の結果によれば、従来行われている一偏波の測定では、電子温度を過小評価する割合は安全係数が3で1%、1で8%である。偏光面の回転角と磁場の回転角はほぼ同じであるが、安全係数が小さくなると、そのずれは大きくなり、安全係数が1で3%ずれが生じる。磁気軸からかなり離れた視線ではファラディ回転がおもに効き、一偏波の測定では過小評価分の評価が困難となり、電子温度の測定ができない。
