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論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Deuterium retention in tungsten coating layers irradiated with deuterium and carbon ions

福本 正勝; 仲野 友英; 上田 良夫*; 伊丹 潔; 久保 博孝

Journal of Nuclear Materials, 462, p.354 - 359, 2015/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Materials Science, Multidisciplinary)

Deuterium retention in a tungsten coating layer by deuterium and carbon mixed ion beam irradiation has been investigated by changing the carbon ion fraction and the surface temperature. Graphite is formed, while tungsten carbide (WC) and ditungsten carbide (W$$_2$$C) are not formed in the tungsten coating layer. At a surface temperature of 500 K, deuterium is retained in the trapping sites with a single trapping energy, which is expected to be grain boundaries and/or pore surfaces, and carbon retained in the tungsten coating layer. At a surface temperature of 700 K, most of the deuterium is not trapped by intrinsic defects such as grain boundaries and pore surfaces, but trapped by carbon retained in the tungsten coating layer. Analysis of deuterium desorption spectra suggests that deuterium is retained in the form of C-D bond in the tungsten coating layer.

論文

Roles of argon seeding in energy confinement and pedestal structure in JT-60U

浦野 創; 仲田 資季; 相羽 信行; 久保 博孝; 本多 充; 林 伸彦; 吉田 麻衣子; 鎌田 裕; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 55(3), p.033010_1 - 033010_9, 2015/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:19.51(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UにおけるHモードプラズマへのアルゴン入射効果を調べた。従来のHモードでは密度の増加とともに閉じ込め性能は低下するが、アルゴン入射によって閉じ込め劣化を回避することができる。特に高密度領域ではアルゴン入射によって電子密度分布は中心ピーク型となり、周辺及びコア部の温度が上昇する。アルゴン入射時にはELM周波数が大きく低減するが、これは主プラズマ領域での放射損失の増大によりセパラトリクスを通過するパワーが減少するためである。アルゴン入射による周辺プラズマ圧力自体の増加は小さいことが分かった。

論文

ダイバータ/SOLプラズマにおける不純物・放射過程とプラズマ分光

久保 博孝

原子力・量子・核融合事典,1, p.196 - 197, 2014/12

「原子力・量子・核融合事典」の一節として、「ダイバータ/SOLプラズマにおける不純物・放射過程とプラズマ分光」について記述する。ダイバータ/SOLプラズマによる不純物制御は、核融合プラズマの高性能化,プラズマ対向機器の損耗防止のために不可欠である。ダイバータ/SOLプラズマ中の不純物の空間分布,電離状態,励起状態,放射は、不純物の発生,輸送,原子過程によって決まる。ここでは、不純物の放射過程の概要説明として放射損失係数について、プラズマ分光の簡単な例として不純物の粒子束測定について述べる。

論文

大型核融合実験装置JT-60Uの解体

池田 佳隆; 岡野 文範; 逆井 章; 花田 磨砂也; 秋野 昇; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 清野 公広; 久保 博孝; 小林 和容; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 13(4), p.167 - 178, 2014/12

JT-60Uを超伝導トカマクJT-60SAに改造するため、JT-60U本体を解体した。JT-60Uは18年間の重水素運転により放射化されており、このJT-60Uの解体は、放射化した核融合装置の解体として我が国初の解体であった。全ての解体品は、将来のクリアランスの適用を考慮し、線量当量率や材料、重量などのデータを記録した。切断技術や保管技術などは、効率的に解体を行うための鍵であった。解体に要した人工数や解体品の放射化レベルなど、他の核融合装置で解体を行う際に有用となる情報を報告する。

論文

Safe disassembly and storage of radioactive components of JT-60U torus

池田 佳隆; 岡野 文範; 花田 磨砂也; 逆井 章; 久保 博孝; 秋野 昇; 千葉 真一; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 清野 公広; et al.

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2018 - 2023, 2014/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.24(Nuclear Science & Technology)

JT-60U本体の解体は、18年間の重水素運転の後、2009年から開始し、2012年10月に終了した。JT-60本体は電磁力に耐えるため複雑で溶接構造を有しており、機器は放射化している。本解体作業は、日本で初めての放射化した核融合装置の解体であり、注意深く実施された。約3年間で、約41,000人日の作業を行い、解体品総数は約13000個、総重量は5400トンに達した。全ての解体品は線量当量率等の測定を行っており、ほとんどの解体品は、将来、クリアランス検認を行えば、非放射化物となると期待できる。この解体が終了し、JT-60SAの組立が2013年1月から開始した。

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

Direct imaging of vortex polygons and vortex shells in mesoscopic squares of a weak pinning superconducting thin film

小久保 伸人*; 岡安 悟; 野島 勉*; 多持 洋孝*; 篠崎 文重*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(8), p.083704_1 - 083704_5, 2014/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:28.13(Physics, Multidisciplinary)

We report on the direct visualization of vortices in mesoscopic squares of a weak pinning amorphous superconducting thin film using a scanning superconducting quantum interference device microscope. From systematic measurements made on selected dots, we trace how the vortex pattern evolves with an applied magnetic field. The observed images clearly illustrate the formation of symmetric polygons and concentric shells of vortices, from which the rule of shell filling with increasing vorticity is formulated. We analyze the size and shape of vortex polygons and obtain insight into the flow pattern of the shielding current governing vortex configurations.

論文

Magnification of a polarization angle with a Littrow layout brazed grating

笹尾 一; 荒川 弘之*; 久保 博孝; 河野 康則; 伊丹 潔

Review of Scientific Instruments, 85(8), p.086106_1 - 086106_3, 2014/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.48(Instruments & Instrumentation)

A new method to magnify a small polarization angle with brazed gratings has been developed. In the method, difference in diffraction efficiency for S and P polarization components is used. The magnification dependence on the incident angle can be small by arranging the grating in Littrow layout. A magnification with a factor $$sim$$2.7 has been demonstrated for a 10.6 $$mu$$m CO$$_{2}$$ laser beam as expected from a calculation. The method is applicable in many polarimetry fields.

論文

Role of seed impurity for H-mode plasmas in JT-60U

浦野 創; 仲田 資季; 相羽 信行; 久保 博孝; 本多 充; 吉田 麻衣子; 林 伸彦; 鎌田 裕; JT-60チーム

Europhysics Conference Abstracts (Internet), 38F, p.P4.018_1 - P4.018_4, 2014/06

JT-60UにおけるHモードプラズマへのアルゴン入射効果を調べた。従来のHモードでは密度の増加とともに閉じ込め性能は低下するが、アルゴン入射によって閉じ込め劣化を回避することができる。特に高密度領域ではアルゴン入射によって周辺及びコア部の温度が上昇し、電子密度分布は中心ピーク型となる。アルゴン入射時にはELM周波数が大きく低減するが、これは主プラズマ領域での放射損失の増大によりセパラトリクスを通過するパワーが減少するためである。アルゴン入射による周辺プラズマ圧力自体の増加は小さいことが分かった。

論文

The Emission rates of CH, CD and C$$_{2}$$ spectral bands and a re-evaluation of the chemical sputtering yield of the JT-60U carbon divertor plates

仲野 友英; 東島 智; 久保 博孝; 朝倉 伸幸; 福本 正勝

Nuclear Fusion, 54(4), p.043004_1 - 043004_10, 2014/03

 パーセンタイル:100(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uのダイバータプラズマに$$mbox{CH}_4$$を入射し、その入射量に対するCHスペクルバンドの発光強度の比で定義する発光率を測定した。同様に、$$mbox{CD}_4$$, $$mbox{C}_2mbox{H}_4$$及び$$mbox{C}_2mbox{H}_6$$を入射し、それぞれに対するCH, CD及び$$mbox{C}_2$$の発光率を測定した。興味深いことに、$$mbox{CH}_4$$及び$$mbox{CD}_4$$を入射した場合に、$$mbox{C}_2$$発光強度の上昇が観測された。これは、入射したメタンに由来する粒子が、ダイバータ板と化学反応して炭素を2個含む炭化水素が発生したことを示す。ここで整備した発光率データを用いて、過去に測定した化学スパッタリング率を再評価すると、8%から6%に減少し、イオンフラックス及び入射エネルギーに対する依存性は弱くなった。

論文

Assembly study for JT-60SA tokamak

柴沼 清; 新井 貴; 長谷川 浩一; 星 亮; 神谷 宏治; 川島 寿人; 久保 博孝; 正木 圭; 佐伯 寿; 櫻井 真治; et al.

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.705 - 710, 2013/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:29.95(Nuclear Science & Technology)

The JT-60SA project is conducted under the BA satellite tokamak programme by EU and Japan, and the Japanese national programme. The project mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER with resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. In this paper, the assembly of major tokamak components such as VV and TFC is mainly described. An assembly frame (with the dedicated cranes), which is located around the tokamak, is adopted to carry out the assembly of major tokamak components in the torus hall independently of the facility cranes for preparations such as pre-assembly in the assembly hall. The assembly frame also provides assembly tools and jigs to support temporarily the components as well as to adjust the components in final positions.

論文

Contribution of Ne ions to radiation enhancement in JT-60U divertor plasmas

仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; JT-60チーム

Journal of Nuclear Materials, 438, p.S291 - S296, 2013/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:15.14(Materials Science, Multidisciplinary)

JT-60Uのダイバータプラズマにネオン、アルゴン及びそれらの同時入射を試み、ダイバータプラズマの放射パワーの増大にはアルゴンよりもネオンが効果的であるという結果が既に得られている。本研究では低温ダイバータプラズマ中のネオンイオンの放射過程を分光学的に調べた。非接触ダイバータプラズマの形成中にはNe VIIの発光強度が一時的に非常に高くなり、このとき、Ne VIIのスペクトル線強度比から見積もった電子温度は100eVで、これと衝突放射モデルから見積もったNe VIIの総放射パワーはボロメータによる全放射パワーの計測値に対して5%であった。また、C IV(広いパラメータ領域で放射パワーが大きいことが明らかにされている)の発光強度は全ダイバータ領域で低く、C IVも放射パワーに大きく寄与しているとは考えにくい。よって、他の価数のネオンイオン及び炭素イオンが放射パワーの増大に寄与している可能性が高い。

論文

JT-60解体に伴う放射化物解体品の保管管理

西山 友和; 岡野 文範; 三代 康彦; 久保 博孝; 宮 直之; 及川 晃; 笹島 唯之; 逆井 章

平成22年度熊本大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 5 Pages, 2011/03

臨界プラズマ試験装置(JT-60)において、超伝導コイルを用いたトカマク装置(JT-60SA)に改修するため、主要設備の解体作業を進めている。本体装置が設置されている本体室や組立室などの設備機器及び構造物は、重水素プラズマによる核融合反応により発生した中性子(2.45MeV)により放射化している。解体した機器及び部品は、収納保管計画に基づき指定された収納保管施設に保管する。JT-60SAで再使用しない放射化した大量の解体品(再利用品)は、クリアランス制度を活用するまでの間、国際規格貨物コンテナを用いた保管容器などに収納し、収納保管施設に保管する必要がある。そのため、将来においてもそれぞれの再利用品の情報を特定できるように、再利用品タグや保管管理システムを用いた収納保管管理方法を構築した。また、効率的に再利用品の情報を収集できるように収納作業要領を作成した。これにより現在まで作業工程通り順調に解体作業が進行している。

論文

Highly charged tungsten spectra observed from JT-60U plasmas at $$T_{mbox{e}} approx$$ 8 and 14 keV

柳林 潤*; 仲野 友英; 岩前 敦; 久保 博孝; 蓮尾 昌裕*; 伊丹 潔

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144013_1 - 144013_6, 2010/07

プラズマ中心での電子温度8keV及び14keVのプラズマで高電離タングステンイオンの真空紫外スペクトルを観測し、スペクトル線の同定を行った。8keVのプラズマで観測された2.6$$sim$$3.2nmの波長帯のスペクトルは$$mbox{W}^{47+} -mbox{W}^{54 +}$$$$3mbox{p}_{3/2}-3mbox{d}_{5/2}$$遷移によるものであると同定した。14keVのプラズマで観測された2.0nm及び2.3nm付近のスペクトルは、それぞれ、$$mbox{W}^{55 +}-mbox{W}^{61+}$$$$mbox{3p}_{1/2}-mbox{3d}_{3/2}$$遷移、及び$$mbox{W}^{60 +}-mbox{W}^{63+}$$$$mbox{3s}_{1/2}-mbox{3p}_{3/2}$$によるものであると同定した。

論文

Development of a lithium beam probe and measurement of density pedestal in JT-60U

小島 有志; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕; JT-60チーム

Plasma and Fusion Research (Internet), 5, p.015_1 - 015_7, 2010/04

本研究はELMによる周辺部密度の振る舞いを観測し、ELMの物理機構を解明することを目的とする。今まで得ることのできなかった周辺密度分布を高時間・高空間分解能で計測を行うために、中性リチウムビームプローブを新たに開発した。JT-60では中性ビームの輸送距離が6.5mと計測用ビームとしては非常に長くなるため、軌道計算を用いてビームの発散角を最適化したイオン銃を設計・開発し、50mmの大口径ポーラスタングステンを用いた電子ビーム加熱を利用したイオン源を用いて、時間分解能0.5ms,空間分解能1cmの周辺密度分布計測に成功した。それによりELMによる周辺輸送障壁の崩壊現象が初めて詳細に観測でき、type I ELMによる密度崩壊時に周辺密度の低下と線積分密度の低下に時間遅れがあることがわかった。時間遅れの原因として、周辺密度崩壊した後、周辺密度が回復していく時にプラズマ中心部の密度が減少していることが考えられる。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

論文

Zeeman polarimetry measurement for edge current density determination using Li-beam probe on JT-60U

神谷 健作; 藤田 隆明; 小島 有志; 久保 博孝

Review of Scientific Instruments, 81(3), p.033502_1 - 033502_8, 2010/03

 被引用回数:14 パーセンタイル:34.47(Instruments & Instrumentation)

JT-60Uにおいて周辺電流分布計測のためのゼーマン偏光計を開発した。空間分解能は約1cmで、プラズマ周辺部を20チャンネルの視線を見込む。5mA程度のLiビームのプラズマ入射に成功するとともに、検出系の調整後、プラズマ計測を実施した。Hモードプラズマの周辺部圧力勾配に起因すると考えられる周辺電流の計測に成功した。

論文

Temporal evolutions of electron temperature and density with edge localized mode in the JT-60U divertor plasma

仲野 友英; 久保 博孝; 朝倉 伸幸

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 43(14), p.144014_1 - 144014_7, 2010/00

ELMが発生している間の電子温度と電子密度の変化を20kHzで測定した3本の中性ヘリウムの発光線の強度比より定めた。電子温度と電子密度はELMの指標である$$mbox{D}_alpha$$発光線が最大となる450$$mu$$s前から増加を始める。$$mbox{D}_alpha$$発光線が最大となる時刻で電子温度は低下し始め、一方で電子密度はさらにその300$$mu$$s後から低下し始める。電子温度の時間的な変化はELMによってダイバータへ輸送されたプラズマによるダイバータプラズマの加熱(温度上昇)と、再放出された中性粒子を電離するためのエネルギー消費(温度低下)によると解釈される。電子密度の時間的な変化は中性粒子の電離によって供給される電子によって決まる。

論文

Fast dynamics of type I and grassy ELMs in JT-60U

小島 有志; 大山 直幸; 坂本 宜照; 鎌田 裕; 浦野 創; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 相羽 信行; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 49(11), p.115008_1 - 115008_8, 2009/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:39.62(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文は、ITERにおけるダイバータ設計の大きな問題となっているELMによる熱負荷をELM制御によって低減するための物理研究の成果である。新たにプラズマ周辺部の電子密度及びイオン温度を高時間・空間分解能を有する計測器を開発し、その実験結果からトロイダル回転によるELMの変化を観測した。本計測によりELMサイクル中の圧力分布が初めて詳細に観測でき、プラズマ回転をプラズマ電流と逆方向にすることによりtype I ELMによる密度崩壊が小さくなることを示し、その原因がプラズマ周辺部の圧力勾配の違いであることを示した。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

論文

Tungsten accumulation in H-mode plasmas of JT-60U

仲野 友英; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 柳林 潤*; 上田 良夫*

Nuclear Fusion, 49(11), p.115024_1 - 115024_10, 2009/11

 被引用回数:20 パーセンタイル:30.11(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ電流方向と逆方向にプラズマ回転速度が高くなるほど、鋸歯状振動が緩やかになり、それとともにタングステンイオンの蓄積が顕著になることが観測された。電子サイクロトロン波や高エネルギー中性粒子ビームをプラズマ中心部に入射すると、タングステンの蓄積は著しく軽減された。他方、電子サイクロトロン波をプラズマの周辺に入射した場合では、タングステンの蓄積には変化がみられなかった。

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