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羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403104_1 - 2403104_5, 2012/07
超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。超伝導トカマクJT-60SAにおいて信頼性あるプラズマ着火を行うこと、またプラズマ着火の物理過程を理解することを目的として、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を用いた予備電離によるプラズマ着火に関する0次元モデル解析を行った。計算では電子及び中性粒子の密度、電子及びイオンの内部エネルギー密度、プラズマ電流の電気回路方程式の時間発展に関する連立微分方程式を解いた。その結果、初期中性粒子が
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の場合、プラズマ着火には200kW程度のECRHパワーが必要であることがわかった。また、不純物量の減少とともに着火後のプラズマ電流や電子温度が高くなることがわかった。これらの条件でECRHがない場合はプラズマの立ち上げができず、ECRHが立ち上げに有効であることが示された。
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
no journal, ,
超伝導トカマクでは一周電圧の上限が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁等の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。そのため電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を用いた予備電離が提案されている。本研究では、JT-60SAにおいて信頼性あるプラズマ着火を行うこと、また、その物理過程を理解することを目的に、ECRHを用いた予備電離によるプラズマ着火について、必要とされるECRHパワー,不純物濃度の影響を調べた。計算では、空間的に一様な電子密度,電子及びイオンの内部エネルギー密度及びプラズマ電流に関するモデルを考え、それらの時間発展方程式を解いた。トロイダル電場が0.5V/mであるt=0.05sから0.15sにおいては電子温度,イオン温度,プラズマ電流が素早く立ち上がり、その後トロイダル電場が0.125V/mであるt=0.15sから1.4sでは、これらの値は緩やかに上昇した。この条件でECRHがない場合はプラズマの立ち上げができず、ECRHが立ち上げに有効であることが示された。
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
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超伝導トカマクでは印加可能な一周電圧が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性があり、電子サイクロトロン加熱(ECH)よる着火アシストが有効であると考えられている。本研究では、小半径方向の分布を考慮したプラズマ着火に関する1次元輸送モデルを開発し、JT-60SAにおけるECHアシストの有効性を調べるとともに、分布がプラズマ着火に与える影響を明らかにすることを目的とする。今回の1次元モデルでは、電子及び中性粒子密度の輸送方程式、電子及びイオンの熱輸送方程式、プラズマ電流の電気回路方程式の時間発展に関する連立微分方程式を解くことにより分布の時間発展を算出した。計算の結果、ECHパワーには閾値があり、それ以下ではプラズマ電流が立ち上がらないことがわかった。また、ECHの吸収分布を中心でピークさせたとき電子のエネルギー密度が中心でピークすることから、平坦な分布よりもプラズマ着火が行いやすいという結果を得た。
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
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超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧の上限が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。このため、JT-60SAは電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)による着火アシストが想定されている。以前、著者らの0次元モデルによる解析によってJT-60Uの実験結果を定性的に再現した。しかし、0次元モデルでは物理現象、特に小半径方向の輸送について充分に調べることができなかった。そこで、今回、小半径方向の輸送を追うことができる1次元モデルの開発を行った。本1次元モデルでは、電子密度,中性粒子密度,電子温度,イオン温度,プラズマ電流の分布の時間発展に関する拡散型の連立偏微分方程式を解いている。解析の結果、プラズマ着火に必要とされるECRHパワーはECRHの吸収分布に大きく依存することがわかった。これは、局在化したECRH分布と吸収位置でのプラズマパラメータ(特に電子温度)との関係が0次元モデルより重要となるためであると考えられる。今後、中性粒子の拡散係数、自己インダクタンスなどの効果を調べる。
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
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超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧の上限が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。このため、JT-60SAは電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)による着火アシストが想定されている。以前、著者らの0次元モデルによる解析によってJT-60Uの実験結果を定性的に再現した。しかし、0次元モデルでは物理現象、特に小半径方向の輸送について充分に調べることができなかった。そこで、今回、小半径方向の輸送を追うことができる1次元モデルの開発を行った。本1次元モデルでは、電子密度,中性粒子密度,電子温度,イオン温度,プラズマ電流の分布の時間発展に関する拡散型の連立偏微分方程式を解いている。解析の結果、プラズマ着火に必要とされるECRHパワーはECRHの吸収分布に大きく依存することがわかった。これは、局在化したECRH分布と吸収位置でのプラズマパラメータ(特に電子温度)との関係が0次元モデルより重要となるためであると考えられる。今後、中性粒子の拡散係数,自己インダクタンスなどの効果を調べる。
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
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超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧の上限が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。このため、JT-60SAは電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)による着火アシストが想定されている。以前、著者らの0次元モデルによる解析によってJT-60Uの実験結果を定性的に再現した。しかし、0次元モデルでは物理現象、特に小半径方向の輸送について充分に調べることができなかった。そこで、今回、小半径方向の輸送を追うことができる1次元モデルの開発を行った。本1次元モデルでは、電子密度、中性粒子密度、電子温度、イオン温度、プラズマ電流の分布の時間発展に関する拡散型の連立偏微分方程式を解いている。解析の結果、プラズマ着火に必要とされるECRHパワーはECRHの吸収位置及び吸収分布に強く依存することがわかった。これは、プラズマへのECRH吸収パワーは電子温度の上昇とともに急激に上昇するため、電子温度の上昇しやすいプラズマ中心入射や、狭いECRH吸収分布の場合にプラズマが立ち上がりやすくなるためと考えられる。
