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論文

JT-60SA superconducting magnet system

小出 芳彦; 吉田 清; Wanner, M.*; Barabaschi, P.*; Cucchiaro, A.*; Davis, S.*; Decool, P.*; Di Pietro, E.*; Disset, G.*; Genini, L.*; et al.

Nuclear Fusion, 55(8), p.086001_1 - 086001_7, 2015/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:85.34(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60SAの超伝導マグネットシステムの最大の特徴は、スペース利用の観点から最適化されたコイル構造と高いコイル製作精度の実現をとおして、定常トカマク研究を先導する先進的な実験装置となっている。具体的には、新しい概念であるトロイダルコイルケーシングから分離した外側支持構造の採用により細身のトロイダルコイル形状を可能とした。これにより、詳細なプラズマ測定や柔軟な加熱分布を可能とする大口径ポートの確保を可能とした。また、平衡磁場コイルの製造誤差を最小にする方法を確立し、正確なプラズマ形状/位置制御も可能とした。更に、コンパクトバットジョイントを開発することで中心ソレノイドの占有領域を拡大し、長時間放電の実現に大きく貢献できる設計とした。

論文

Fabrication and installation of equilibrium field coils for the JT-60SA

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 柏 好敏; 吉澤 憲生; 吉田 清; 長谷川 満*; 久野 和雄*; 野元 一宏*; 堀井 弘幸*

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.551 - 554, 2013/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:59.34(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA装置の超伝導平衡磁場(EF)コイルのうち、トロイダル磁場(TF)コイルの下側に設置されるEF4, 5, 6の3つのコイルは、TFコイル設置前に製作を完了する必要がある。EFコイルの一号機として、2011年よりEF4コイルの製作が開始され、2012年4月に巻線が完成した。プラズマを高い精度で制御するために本コイルに対して求められている製作・設置精度は、電流中心半径では、両者合わせて6mm以内である。EF4コイルについて、積層後に巻線全体の非円形度を計測すると0.6mm(+0.2から-0.4mm)であり、要求精度の十分の一を達成できたことがわかった。これは、非変形度の生じやすいジョイント部を、一つのセクションに集中させることなく、DPコイルごとに位置を散らす構造としたため、誤差が平均化されたことによるものが一因と考えられる。これにより、今後大口径(8ないし11m)のEFコイル製作について、高い精度で製作できる目処がたち、設置精度に十分な裕度を残せる結果となった。

論文

Fabrication and tests of EF conductors for JT-60SA

木津 要; 柏 好敏; 村上 陽之; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 土屋 勝彦; 吉田 清; 濱口 真司*; 松井 邦浩; 中村 一也*; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.1432 - 1435, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.2(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA装置の超伝導マグネットのうち、中心ソレノイド(CS)とプラズマ平衡磁場(EF)コイルが日本で製作される。EFコイル導体はNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設された、全長約680mの導体複合化設備で複合化することで製作される。EFコイル実機に使用する444mの超伝導導体の量産製造が平成22年3月より開始された。また、量産に先立って、超伝導導体の分流開始温度(Tcs)などの超伝導特性の評価試験を行った。その結果、Tcsは素線からの予測値と一致し、導体製作過程による超伝導性能の劣化がないことを確認した。

論文

Construction of the jacketing facility and first production results of superconductor for JT-60SA

木津 要; 土屋 勝彦; 柏 好敏; 村上 陽之; 吉田 清

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20(3), p.538 - 541, 2010/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:50.95(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SA装置のCS, EFコイルは日本が調達する。コイル導体はCSがNb$$_{3}$$Sn、そしてEFがNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設された全長約660mの導体複合化設備で複合化することで製作される。超伝導撚線とジャケットの製作は平成20年度より開始し、仕様を満足するものが製作され量産を開始した。本講演では、導体複合化設備の概要と初期導体製作結果について述べる。

論文

Mock-up test results of monoblock-type CFC divertor armor for JT-60SA

東島 智; 櫻井 真治; 鈴木 哲; 横山 堅二; 柏 好敏; 正木 圭; 芝間 祐介; 武智 学; 柴沼 清; 逆井 章; et al.

Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.949 - 952, 2009/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.11(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uは、幅広いアプローチ(BA)及び我が国の国内プロジェクトとして、超伝導装置JT-60SAへと改修される。JT-60SAダイバータ板の最大定常熱負荷は15MW/m$$^{2}$$に達すると評価され、強制水冷却のモノブロック型CFCダイバータアーマが有力候補である。JT-60SAダイバータアーマは、CFCブロック,CuCrZrスクリュウ管,無酸素銅の緩衝層から構成され、ロウ付け接合部がアーマにとって鍵となる。ロウ付け接合部の改善を目指してCFC内面をメタライズした結果、試験体がITER要求仕様を超える性能を有することを確認できた。製作方法の改善及び製作歩留りの把握を目的として、一度に製作する量に匹敵する試験体を試作したところ、約半数の試験体が15MW/m$$^{2}$$の除熱性能を有することがわかった。講演では、JT-60SAダイバータアーマの設計・試作の進展をまとめる。

論文

Compact toroid injection system for JFT-2M

福本 直之*; 小川 宏明; 永田 正義*; 宇山 忠男*; 柴田 孝俊; 柏 好敏; 鈴木 貞明; 草間 義紀; JFT-2Mグループ

Fusion Engineering and Design, 81(23-24), p.2849 - 2857, 2006/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.34(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mでは、兵庫県立大学との協力研究で先進燃料補給法であるコンパクト・トロイド(CT)入射による粒子補給法の開発を進めてきた。CTプラズマの性能(速度,密度)は、入射装置の生成電源,加速電源の性能に強く依存する。そのため、高性能で安定な電源が必要とされる。JFT-2M用入射装置の加速電源には、電流値400kA,立上がり時間10$$mu$$s以下の高速大電流電源を使用している。通常このような電源のスイッチにはギャップスイッチが使用されるが、JFT-2M用入射装置では放電時のノイズを低減するため、イグナイトロンを使用した設計となっている。そのため、放電回路のインダクタンスの低減と耐電圧から生成電源では6本、加速電源では14本のイグナイトロンを使用する構成となった。これらのイグナイトロンを同時に駆動するために、印加するスタートパルスの波形や電圧を最適化した。その結果、生成電源,加速電源とも1$$mu$$s以下の精度で放電のタイミングを制御することができた。この電源を使用したCTプラズマの生成加速実験で、生成電源の放電開始から加速電源の放電開始までの遅延時間には最適値があり、1$$mu$$sの違いにより生成されるCTプラズマの性能が大きく変化することが明らかとなった。

論文

CT injection experiment in JFT-2M

小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 川島 寿人; 河西 敏*; 柏 好敏; 長谷川 浩一; 鈴木 貞明; 柴田 孝俊; 三浦 幸俊; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.209 - 224, 2006/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.6(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mでは、コンパクト・トロイド(CT)入射による先進的燃料補給法の開発を進めてきた。JFT-2Mの実験において、初めてHモードプラズマ中にCTを入射することに成功し、Hモードとの両立を確認した。その際の粒子補給効率として最大40%を得た。また、トカマク中でのCTの上下方向のシフトや反射といったトカマク磁場との相互作用に起因するCTの挙動を実験的に解明した。さらにCT入射直後に発生する磁気揺動の解析から、この揺動がCT磁場とトカマク磁場との磁気リコネクションを通じた粒子解放過程に関連することを明らかにした。同時に、入射装置の改良によるCTパラメータ(密度,速度)の向上や湾曲輸送管を用いたCT輸送実験を行い大型装置に適用する際の技術開発を進めた。

論文

Compact toroid injection as fueling in the JFT-2M tokamak

小川 俊英; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 新美 大伸*; 木村 晴行; 柏 好敏; 柴田 孝俊; 山本 正弘; 福本 直之*; 永田 正義*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.454 - 458, 2001/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:50.11(Materials Science, Multidisciplinary)

JFT-2Mではコンパクト・トロイド(CT)入射による燃料供給の研究を行っている。CT入射実験はシングルヌル・ダイバータ配位で、トロイダル磁場B$$_{T}$$=0.8~1.3T,プラズマ電流I$$_{p}$$=140~240kAの条件で行った。CT入射装置からトロイダル方向に67.5度離れた垂直方向の軟X線検出器アレイでCT進入の様子を観測した。B$$_{T}$$=0.8TではCT入射直後、OH及びNBI加熱プラズマ中で大半径方向に非対称な軟X線分布の形成を観測した。同時に50$$mu$$s程度継続する大振幅の磁気揺動($$geq$$100kHz)を観測した。CTの速度がプラズマ入射ではこれまでの最高の300km/sが得られ、この時の電子密度の上昇率は1.2$$times$$10$$^{22}$$m$$^{-3}$$/sに達した。これはこれまでの実験条件($$nu_{CT}$$~200km/s)で得られた値の約3倍に相当する。上記の条件ではCT入射直後に軟X線検出器の高磁場側端チャンネルを含むすべてのチャンネルに応答があった。同じトロイダル磁場強度では、より運動エネルギーの大きいCTほど進入が深く、またCTの進入が深いほどCT入射直後の線平均電子密度の上昇率が高くなることが明らかになった。

論文

Divertor biasing effects to reduce L/H power threshold in the JFT-2M tokamak

三浦 幸俊; 旭 芳宏*; 花田 和明*; 星野 克道; 居田 克巳*; 石毛 洋一*; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; Maeda, M.*; et al.

Fusion Energy 1996, p.167 - 175, 1997/05

ダイバータバイアスのL/H遷移パワーに与える効果についてまとめたものである。JFT-2Mの上シングルヌルプラズマ配位において、下シングル閉ダイバータ用の外側バッフル板に正のバイアス電圧を印加するとスクレイプオフ層(SOL)に負の径電場が形成され、またバッフル板からダイバータ板へSOL電流が流れる。これらの効果により、ダイバータ部に中性粒子が圧縮されるダイバータ効果が助長される。この中性粒子のダイバータ部への圧縮がL/H遷移パワー減少に対して効果的であることを明らかにした。また、強力なガスパフも過渡的に中性粒子をダイバータ部に圧縮し同様な効果があることを示した。これらの結果は、イオン損失によるL/H遷移理論を支持している。

論文

Investigation of causality in the H-L transition on the JFT-2M tokamak

花田 和明*; 篠原 孝司*; 長谷川 真*; 白岩 俊一*; 遠山 濶志*; 山岸 健一*; 大舘 暁*; 及川 聡洋; 戸塚 裕彦*; 石山 英二*; et al.

Fusion Energy 1996, p.885 - 890, 1997/05

H-L遷移時にプラズマ周辺で起こっている現象を静電プローブにより測定し、その因果関係について調べた結果をまとめたものである。ピンを12本つけた静電プローブにより、スクレイプオフ層から主プラズマまでの領域を測定した。最前面にある3本ピンをトリプルプローブとして使用し、電子温度(T$$_{e}$$)と密度(n$$_{e}$$)を決定し、他のピンでは浮遊電位を測定した。浮遊電位と電子温度から求めた空間電子により径電場(E$$_{r}$$)を決定し揺動との関係を調べた。結果は、初めにセパラトリックス内に形成された負の径電場が減少し、次に揺動レベルの増大が起こり、電子温度が減少し、その後He光の増大が起こっていることを明らかにした。ここで、H-モード中に形成されている負の径電場は、-22kV/mであり、電子温度減少の直前で-8kV/mであった。またこの変化に要した時間は約200$$mu$$secである。

論文

JFT-2M真空排気系の最適なシステム構成

柏 好敏; 岡野 文範; 谷 孝志; JFT-2M係

IPPJ-DT-140, p.186 - 186, 1988/00

JFT-2Mは、主半径1.31m副半径0.35m$$times$$0.53mのD型の真空容器を持つトカマク型試験装置です。真空容器の容量は、約5.5m$$^{3}$$程度、加熱装置のLHや計測関係の周辺で約1.5m$$^{3}$$、合計7m$$^{3}$$を排気ポート40cm$$times$$48cmより排気マニホールド約1.5m$$^{3}$$を介して排気しています。JFT-2M真空排気系は、JFT-2の機器を利用したため最適なシステム構成にはなっておりません。いままでの運転・保守の経験より最適なシステム構成に来年度改修します。

論文

JFT-2Mトカマクにおけるデータ処理システムの開発

松田 俊明; 的場 徹; 森 雅博; 河上 知秀; 柏 好敏; 横山 堅二; 松崎 誼; 高田 普*

日本原子力学会誌, 30(1), p.49 - 63, 1988/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mでは、これまで各種計測装置及びJFT-2M本体、電源、制御と各加熱装置用各種モニター装置で個々に整備してきたデータ処理関係の機器を総合して、各種データを集中的に収集・解析・表示・格納するためのデータ処理システムを開発した。

論文

スピニングローター真空計を用いたヌード型電離真空計の校正

岡野 文範; 松崎 誼; 柏 好敏; 佐藤 栄次*

真空, 31(5), p.413 - 415, 1988/00

電離真空計は、測定子のバラツキが大きく新品で$$pm$$20%前後、さらに使用環境、条件によってかなりのバラツキになる為個々に電離真空計を校正する必要がある。基準真空計として、従来はVS-1が使用されて来たが最近スピニングローター真空計(SRG)が市販され、精度的にVS-1と一致し、長期安定性が良く、測定範囲が広いことでSRGを基準真空計として電離真空計の校正を行った。

報告書

JFT-2Mトカマク用モニター信号処理システム

松田 俊明; 的場 徹; 森 雅博; 河上 知秀; 柏 好敏; 横山 堅二; 松崎 誼; 高田 晋*

JAERI-M 87-129, 44 Pages, 1987/08

JAERI-M-87-129.pdf:1.22MB

JFT-2Mでは、これまで各種計測装置及びJFT-2M本体・電源・制御と各加熱装置用各種モニター装置で個々に整備してきたデータ処理関係の機器を総合して、各種データを集中的に収集・解析・表示・格納するため、モニター信号処理システムを開発した。

口頭

JT-60SAダイバータターゲットの検討

東島 智; 櫻井 真治; 柏 好敏; 正木 圭; 芝間 祐介; 逆井 章; 松川 誠

no journal, , 

JT-60Uは、幅広いアプローチ(BA)及び我が国の国内プロジェクトとして、超伝導装置JT-60SAへと改修される。JT-60SAでは、臨界クラスのプラズマを対象に研究を進めるため、プラズマ加熱パワーが41-50MWと大きく、ダイバータ板への定常熱負荷は15MW/m$$^{2}$$に達すると評価している。このため、強制水冷却のモノブロック型CFCダイバータターゲットを第一候補とし、現在は、熱負荷試験体の試作・試験を通して来年度の調達に向け詳細検討などを進めている。モノブロック型CFCダイバータターゲットは、熱伝達・耐熱衝撃に優れるCFCブロックをプラズマ対向材として、このCFCブロックに無酸素銅の緩衝層を挟んで熱伝導に優れる銅合金製の冷却管を通し(CFCブロックと無酸素銅緩衝層と銅合金の間は冶金的に接合)、強制水冷却で除熱するものである。ITER工学R&Dでは、定常熱負荷15MW/m$$^{2}$$の除熱に十分な性能が得られている。モノブロック型CFCダイバータターゲットを大量に作った経験はこれまでないため、来年度調達に向け、製作歩留り率の評価,納品検査基準作りのために不可欠な実熱負荷試験と非破壊検査の対応付けを目的に、今後さらに量産試作を実施することにしている。

口頭

JT-60SA超伝導導体の複合化設備の建設と初期導体製作結果

木津 要; 土屋 勝彦; 柏 好敏; 村上 陽之; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場コイル,4つのソレノイドから成る中心ソレノイド(CS)、そして、6個のプラズマ平衡磁場(EF)コイルの各コイル系より構成されている。CSとEFコイルの最大運転電流値と最大経験磁場は、それぞれ、20kA-9.0T, 20kA-6.2Tである。コイル導体はCSがNb$$_{3}$$Sn、そしてEFがNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設中の全長約660mの導体複合化設備で複合化することで製作される。超伝導撚線とジャケットの製作は平成20年度より開始されている。超伝導素線と銅ダミー撚線は仕様を満足するものが製作され量産を開始している。超伝導撚線は4月より量産が開始される。本講演では、導体複合化設備の概要と初期導体製作結果について述べる。

口頭

JT-60SA平衡磁場コイル用超伝導導体の製作と試験結果

木津 要; 柏 好敏; 村上 陽之; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 柳 長門*; 今川 信作*; et al.

no journal, , 

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場コイル、4つのソレノイドから成る中心ソレノイド(CS)、そして、6個のプラズマ平衡磁場(EF)コイルの各コイル系より構成されている。このうち、CSとEFコイルが日本で製作される。EFコイルの最大運転電流値と最大経験磁場は、20kA-6.2Tである。コイル導体はNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設された、全長約680mの導体複合化設備で複合化することで製作される。EFコイル実機に使用する444mの超伝導導体の量産製造が平成22年3月より開始された。また、量産に先立って、超伝導導体の分流開始温度などの超伝導特性の評価試験を行った。本講演では、導体製造と試験結果について述べる。

口頭

JT-60SA超伝導コイルシステムにおける設計と製作状況

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 神谷 宏治; 柏 好敏; 本田 敦; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置の超伝導コイルシステムは、18個のトロイダル磁場(TF)コイル,6個のプラズマ平衡磁場(EF)コイル,4つのモジュールから成る中心ソレノイド(CS)から構成される。これらのうち、TFコイルは欧州が、ポロイダル磁場(PF)を形成するEFコイルとCSは日本が、各々設計・製作を担当する。日本担当のPFコイルにおける超伝導導体の複合化作業は、原子力機構那珂核融合研究所内において進んでおり、4月現在EF4コイル用導体(全長444m)が、必要量10本中4本分完成している。また、大きな口径を持つEFコイルは、最大直径が13m程度あり、路上輸送が困難であるため、これらも当所内で製作する。PFコイルの支持構造設計に関しては、巻線と構造物の熱収縮差によるギャップをなくすように、予荷重を与えられる構造を持っており、CSは9組のタイプレートで、EFコイルはロッドによって、それぞれ巻線を締め付けるようにしている。これらのうち、EF4コイルの支持構造物については、実機サイズ試作品が完成しており、巻線に加えるべき予荷重の印加方法などの試験を行う予定である。

口頭

JT-60SA用超伝導導体の製作

柏 好敏; 木津 要; 吉田 清

no journal, , 

日本原子力研究開発機構那珂核融合研究所の核融合試験装置(JT-60U)のコイルを超伝導化する計画は、日本と欧州連合(EU)間の共同プロジェクト「幅広いアプローチ」の中の「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」と国内重点化装置計画との合同計画として推進している。JT-60SAは、ITERのサテライト装置として、JT-60UやJETなどの更新装置として計画された装置で、そのために日本とEUとで合同で装置を準備し、プラズマ実験を行う計画である。JT-60SAの超伝導コイルのうち、4つの中心ソレノイド(CS)及び6個のプラズマ平衡磁場コイル(EF)が日本で製作される。コイル導体はNbTi及びNb$$_{3}$$Sn素線を用いた強制冷却型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構那珂核融合研究所内に建設した導体複合化設備を用いて組立加工して製作する。本件は、この超伝導導体の製作と試験検査の手順を中心に報告する。

口頭

JT-60SA CS導体の製作とEF導体の東日本大震災による被災状況

木津 要; 土屋 勝彦; 柏 好敏; 村上 陽之; 市毛 寿一; 淺川 修二; 吉田 清

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを研究所内の導体複合化設備で複合化し、コイル製作メーカに導体を支給している。2010年よりプラズマ平衡磁場コイル用実機導体の製作が開始され、2011年9月9日までに26本の導体が製作されている。2011年3月11日の大震災により保管していた22個の導体がほぐれてしまったが、補修を行い利用可能な状態であることを確認した。一方、中心ソレノイド実機用導体製作は、2011年7月より開始され、4本の導体を製作した。

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