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論文

Fusion product diagnostics

笹尾 真実子*; 西谷 健夫; Krasilnikov, A.*; Popovichev, S.*; Kiptily, V.*; Kallne, J.*

Fusion Science and Technology, 53(2), p.604 - 639, 2008/02

 被引用回数:24 パーセンタイル:61.43(Nuclear Science & Technology)

磁場閉じ込め核融合における核融合反応生成物計測に関するレビューである。中性子発生率計測,中性子発生分布計測,中性子放射化測定,中性子エネルギースペクトル測定,$$gamma$$線スペクトル測定及び損失アルファ粒子計測に関して、測定原理を述べるとともに、JT-60, JET等の既存の実験装置における測定例を紹介した。さらにこれらの測定法に関して、ITERへの適用を議論を行った。

論文

Progress in the ITER physics basis, 7; Diagnostics

Donn$'e$, A. J. H.*; Costley, A. E.*; Barnsley, R.*; Bindslev, H.*; Boivin, R.*; Conway, G.*; Fisher, R.*; Giannella, R.*; Hartfuss, H.*; von Hellermann, M. G.*; et al.

Nuclear Fusion, 47(6), p.S337 - S384, 2007/06

 被引用回数:291 パーセンタイル:80.7(Physics, Fluids & Plasmas)

「ITER物理基盤」は、その名の通りITERプラズマの物理基盤を与えるために編纂されたレビュー論文であり、Nuclear Fusion誌の特集号として1999年に発刊された。本「ITER物理基盤の進展」は、「ITER物理基盤」発刊以降に得られた研究開発成果を纏めたレビュー論文である。そのうち、第7章は、ITERにおけるプラズマ計測について包括的に取り扱うものである。主な項目は以下の通り。(1)ITERでの計測に対する要求性能,(2)ITERに適用する計測の原理と手法,(3)ITERでの計測の実現のために必要な技術開発項目,(4)ITERトカマク装置への計測機器の統合,(5)「ITER物理基盤」で提起された主要課題の進展状況,(6)ITERにおける計測性能の評価,(7)将来の核融合炉に向けてITERで学習すべき課題。

論文

Neutron emission profile measurement and fast charge exchange neutral particle flux measurement for transport analysis of energetic ions in JT-60U

石川 正男; 西谷 健夫; 草間 義紀; 助川 篤彦; 武智 学; 篠原 孝司; Krasilnikov, V. A.*; Kaschuck, Y.*; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.019_1 - 019_11, 2007/05

燃焼プラズマでは、核融合反応により発生した高エネルギーの$$alpha$$粒子による自己加熱がプラズマの全加熱パワーの大半を担う。したがって、この高エネルギー粒子の閉じ込め特性、また不安定性の励起やそれとの相互作用を調べることは燃焼プラズマの維持において非常に重要な課題である。JT-60ではこのような高エネルギー粒子のプラズマ中での振る舞いを調べるために、中性子発生分布計測,高速中性粒子計測の開発を行ってきた。中性子発生分布計測の開発では、中性子と$$gamma$$線との弁別が可能なスチルベン中性子検出器を導入するとともに、散乱中性子の影響を中性子輸送コードであるMCNPを用いて評価することで、中性子の発生分布を計測している。また、高速中性粒子計測の開発においては、中性粒子スペクトロメータとして多くの利点を有するダイヤモンド検出器を導入し、中性子や$$gamma$$線などのノイズを低減させるための放射線シールドを設置することで、有意な中性粒子計測を行っている。これらの計測を用いて行った、負イオン源中性粒子ビーム入射を利用したアルヴェン固有モード(AE)実験では、ALEと呼ばれる大振幅のバーストモードが発生したとき、モードとの共鳴条件を満たす高エネルギーイオンの径方向輸送を初めて測定し、世界のAEによる高エネルギーイオンの輸送研究をリードしている。

論文

Confinement degradation of energetic ions due to Alfv$'e$n eigenmodes in JT-60U negative-ion-based neutral beam injection plasmas

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 松永 剛; 草間 義紀; 福山 淳*; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Yu.*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; et al.

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

JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム入射中に、安全計数分布の変化とともに、周波数が大きく変化し、その後周波数が一定となるMHD不安定性が観測されている。これらの不安定性に対しては、前者はReversed-Shear-induced Alfv$'e$n Eigenmode(RSAE)、後者はTroidicity-induced AE(TAE)として説明することができる。しかし、RSAE及びTAEが高エネルギーイオンの閉じ込めにどのような影響を与えるかは観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとした時に計算される中性子発生量と比較することで、不安定性発生中の高エネルギーイオンの閉じ込め劣化を定量的に示した。さらに、中性子発生分布計測,中性粒子計測を行うことにより、不安定性発生時、不安定性との共鳴相互作用条件を満たす高エネルギーイオンがプラズマ周辺部へ輸送されていることを初めて突き止めた。

論文

Observation of confinement degradation of energetic ions due to Alfv$'e$n eigenmodes in JT-60U weak shear plasmas

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; 松永 剛; Krasilnikov, V. A.*; Kashuck, Y.*; 磯部 光孝*; 西谷 健夫; 助川 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S898 - S903, 2006/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:44.28(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射中に、安全係数(q$$_{min}$$)の減少とともに、周波数掃引を伴ったMHD不安定性が励起し、その後周波数は一定になる不安定性が確認されている。この不安定性に対して、前者はRSAE、後者はTAEとして説明することができる。これまで、それらの不安定性の励起機構に関する研究は進められてきたものの、高エネルギー粒子の閉じ込めにどのように影響を与えているかは実験的に観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の全中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとしたときに計算される中性子発生量とを比較することで、初めてRSAE, TAE発生中の高エネルギー粒子の閉じ込め劣化を定量的に示した。特に、RSAEからTAEへの遷移中に高エネルギー粒子の閉じ込め劣化が最も大きくなることを突き止めた。

論文

Energetic ion transport by abrupt large-amplitude event induced by negative-ion-based neutral beam injection in the JT-60U

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; Cheng, C. Z.*; 松永 剛; 藤堂 泰*; Gorelenkov, N. N.*; Kramer, G. J.*; Nazikian, R. M.*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1474 - 1480, 2005/12

 被引用回数:37 パーセンタイル:76.55(Physics, Fluids & Plasmas)

アルフベン固有モード(AE)による高エネルギーイオンの輸送を調べるために、中性子発生分布及びダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束の測定をJT-60Uにおいて初めて行った。弱磁気シアプラズマにおいて、Abraut Large-amplitude Event(ALE)と呼ばれるバーストモードが発生した時、100-370keVの特定のエネルギー範囲の高エネルギーイオンが輸送されることが、中性粒子計測から初めて得られた。また、中性子発生分布はALEにより再分配することがわかった。これらの計測から、ALEは特定のエネルギー範囲を持つ高エネルギーイオンをプラズマ中心部から周辺部へ再分配することが詳細に示された。一方、負磁気シアプラズマではRversed-Shear-induced AE(RSAE)と呼ばれるAE、及びRSAEからTAEへの遷移を確認しており、中性子発生分布計測は、モードによる輸送はRSAEからTAEへの遷移中が最も大きいことを示唆している。

論文

Energetic neutral particle measurement with natural diamond detector in JT-60U

草間 義紀; 石川 正男; 武智 学; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y.*

Proceedings of Plasma Science Symposium 2005/22nd Symposium on Plasma Processing (PSS-2005/SPP-22), p.395 - 396, 2005/00

JT-60の重水素放電による中性子/$$gamma$$線発生環境下において、天然ダイアモンド検出器を用いた高エネルギー中性粒子の測定に成功した。中性子及び$$gamma$$線のノイズを低減するため、ダイアモンド検出器をポリエチレンと鉛で覆った。そのシールドは期待通りの性能を示した。負イオン源中性粒子ビーム入射(NNBI)で生成される高エネルギーイオンによってトロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)が励起された際に、高エネルギーイオンの輸送を示唆する中性粒子束の急激な上昇を観測した。中性粒子の上昇が観測されたエネルギー範囲は、高エネルギーイオンとTAEとの共鳴的な相互作用で予測されるエネルギー範囲と一致した。

論文

Charge exchange neutral particle measurements with natural diamond detector under the deuterium-deuterium neutron field on JT-60U tokamak

石川 正男; 草間 義紀; 武智 学; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; 笹尾 真実子*; 磯部 光孝*; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y. A.*

Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3643 - 3645, 2004/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:33.07(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uにおいて天然ダイヤモンド検出器(NDD)を用いた高速中性粒子計測を開始した。NDDは非常にコンパクトかつ高エネルギー分解能,操作性の容易さなど多くの特長を併せ持つ。現在、NDDをJT-60Uトカマクの接線ポートに設置し、接線NBI、特にNNBIによって生成される高エネルギーイオンの振る舞いを、荷電交換された高速中性粒子を測定することで調べている。しかし、NDDは中性子及び$$gamma$$線等にも感度を持つ。特に、JT-60Uの重水素プラズマ実験では、DD中性子が中性粒子計測の大きなノイズ源となる。そこで、放射線シールド(ポリエチレン厚$$<$$25cm, 鉛厚$$<$$10cm)を検出器の周りに設置することでノイズ源を減少させている。これまで、NBI時に、これまで得られなかった入射エネルギーに対応した中性粒子の連続エネルギー分布を得るとともに、鋸歯状振動やアルフベン固有モード等の不安定性発生時の中性粒子束の増加を観測している。NDDの重水素プラズマにおける中性粒子エネルギー分析器としての性能を示すとともに、高エネルギーイオンの挙動を調べるうえでの有用性を示した。

口頭

Observation of confinement degradation of energetic ions by Alfv$'e$n eigenemodes in weak shear plasmas on JT-60U

石川 正男; 篠原 孝司; 武智 学; 松永 剛; 草間 義紀; Krasilnikov, A.*; Kaschuck, Y.*; 磯部 光孝*; 西谷 健夫; 森岡 篤彦; et al.

no journal, , 

JT-60の弱磁気シアプラズマでは、負イオン源中性粒子ビーム(NNB)入射中に、安全係数の最小値(q$$_{min}$$)の減少とともに、周波数掃引を伴ったMHD不安定性が励起し、その後周波数は一定になる不安定性が確認されている。これらの不安定性に対して、前者はReversed-Shear-induced Alfv$'e$n Eigenmode (RSAE)、後者はTroidicity-induced AE(TAE)として説明することができ、RSAE, TAEの励起機構に関しての研究が進められてきた。特にRSAEからTAEへの遷移中がもっとも不安定な状態であると予想されていた。しかしながら、これまではそれらの不安定性が高エネルギーイオンの閉じ込めにどのように影響を与えるかは実験的に観測されていなかった。本研究では、RSAE, TAE発生中の中性子発生量を、輸送コード(OFMC)を用いて不安定性がないとした時に計算される中性子発生量と比較することで、初めて不安定性発生中の高エネルギーイオンの閉じ込め劣化を示した。さらに、RSAEからTAEへの遷移中に高エネルギーイオンの閉じ込め劣化がもっとも大きくなることを評価した。

口頭

Energetic ion transport due to Alfv$'e$n eigenmode in JT-60U

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 松永 剛; 草間 義紀; 西谷 健夫; 助川 篤彦; 馬場 護*; 糸賀 俊朗*; Krasilnikov, V. A.*; et al.

no journal, , 

JT-60Uにおいて、負イオン源中性粒子ビームによって駆動されるアルヴェン固有モード(AE)による高エネルギーイオンの輸送を調べるために、中性子モニタ,中性子発生分布計測及び高速中性粒子計測を用いて実験を行ってきた。弱磁気シア配位プラズマにおいて、Abrupt Large-amplitude Event(ALE)と呼ばれるバーストモードが発生したとき、モードとの共鳴相互作用条件を満たす高エネルギーイオンがプラズマ周辺へ輸送されることを突き止めた。また、安全係数分布の変化とともに大きな周波数の変化を伴うAE(RSAE)が発生したときにも、モードとの共鳴相互作用条件を満たす高エネルギーイオンが輸送されることを計測した。現在計画されているITERの中性子計測(一部は日本が調達)によりこのような現象が観測できるかが大きな議論になっており、今後、ITERへの適用を目指して、計測精度を向上させることによるより詳細な中性子計測を実現するため、デジタル信号処理を利用した中性子計測システムの開発を進める。

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