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論文

Behavior of tritium in the vacuum vessel of JT-60U

小林 和容; 鳥養 祐二*; 齋藤 真貴子; Alimov, V. Kh.*; 宮 直之; 池田 佳隆

Fusion Science and Technology, 67(2), p.428 - 431, 2015/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uは、20年間の重水素実験の後、解体が開始された。解体では、真空容器中のトリチウムの保持量が安全上重要な問題の一つである。そこで、真空容器として用いられたインコネル625中のトリチウムの挙動を把握することは、非常に重要である。本報告では、室温中でインコネル625からトリチウムは、1年間連続的に放出されることを明らかにした。また、約1年間でほとんどのトリチウムが放出され、その化学形は、HTOであることを明らかにした。これらデータをもとに今後は、JT-60Uで用いられた真空容器を使用し、トリチウムの挙動に関する研究を進める。

報告書

JT-60解体放射化物の収納保管管理; 保管容器等による放射化物の保管

西山 友和; 三代 康彦; 岡野 文範; 笹島 唯之; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 宮 直之; 助川 篤彦; 池田 佳隆; 逆井 章

JAEA-Technology 2014-006, 30 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2014-006.pdf:4.87MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60)では、超伝導コイルを用いるJT-60SAに改修するため、JT-60本体装置及び周辺設備を解体した。JT-60の解体品のほとんどが放射化物であり、大型構造物を除いた約1,100トン、約11,500点の解体品については、輸送用コンテナを利用した保管容器及び密閉容器と呼ばれる専用容器に収納し放射化物保管設備に保管した。これらの放射化物の運搬及び保管においては、1点毎に放射線障害防止法に定められた測定や記録などの管理が必要である。約11,500点にも及ぶ大量の放射化物の管理を確実に実施し、効率よく保管容器等に収納保管するために、バーコードタグ等を用いた管理方法や収納作業手順等を構築し収納保管作業を実施した。本報告書では、放射化物としてJT-60解体品を保管容器及び密閉容器に収納し、放射化物保管設備に保管する、一連の収納保管管理作業について報告する。

論文

Modifications to the edge radial electric field by angular momentum injection in JT-60U and their implication for pedestal transport

神谷 健作; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; et al.

Nuclear Fusion, 52(11), p.114010_1 - 114010_12, 2012/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:49.26(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60UのNBI加熱プラズマにおけるType-I ELMy Hモードの周辺径電場構造について報告する。径電場は荷電交換分光計測による炭素イオンのトロイダル、ポロイダル及び反磁性フローの径方向の力の釣り合いから評価した。本研究では、NBIによる外部運動量入力方向を変化させた場合のType-I ELM発生直前の電場シアとイオン温度ペデスタル構造との関係に着目している。運動量入射方向に応じてトロイダル流だけでなくポロイダル流の変化が観測された。その結果、co-NBIの場合には電場シア領域が広がり、counter-NBIの場合には電場の井戸が深くなった。電流方向への運動量入射とともにイオン温度ペデスタル幅が広がる事はE$$times$$Bシア領域の拡大結果と矛盾しない。しかし運動量入射方向の違いによって電場シア構造が大きく異なるにもかかわらず最大イオン温度勾配には大きな変化は観測されていない。

論文

The Unified effect of counter-toroidal rotation and power across separatrix on type-I ELMs in JT-60U

浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 相羽 信行; 鎌田 裕; 藤田 隆明; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 52(10), p.103012_1 - 103012_7, 2012/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.92(Physics, Fluids & Plasmas)

逆方向トロイダル回転とセパラトリクスを通過するパワーによるType-I ELM特性に対する統合的効果をJT-60U装置を用いて調べた。実験はプラズマ電流に対して順方向、無回転、逆方向の接線NBを入射し、その後垂直NBを用いたパワースキャンを実施した。ELM周波数はセパラトリクスを通過するパワーをとともに単調増加したが、垂直NBの入射時には比例関係よりも強い依存性が観測された。これは、垂直NBを入射すると、周辺部でのトロイダル回転速度を逆方向へシフトすることが原因であり、周辺トロイダル回転速度を一定にするとELM周波数は、接線NBの入射方向によらず、セパラトリクスを通過するパワーに比例することがわかった。

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,36

大山 直幸; 篠原 孝司; 諫山 明彦; 吉田 麻衣子; 神谷 健作

プラズマ・核融合学会誌, 88(5), p.282 - 285, 2012/05

2012年3月から4月にかけて高エネルギー粒子物理トピカルグループ、MHD安定性トピカルグループ、ペデスタル物理トピカルグループ、輸送と閉じ込め物理トピカルグループの会合が開催された。高エネルギー粒子物理トピカルグループとMHD安定性トピカルグループの会合は、核融合科学研究所で日米MHDワークショップとの合同会合として開催された。また、ペデスタル物理トピカルグループと、輸送と閉じ込め物理トピカルグループの会合は、中国合肥の等離子体物理研究所で一部合同会合として開催された。各会合では、ITERの物理課題に対する各研究機関における最新の研究成果や国際装置間比較実験の結果が報告・議論された。これらの会合の概要をまとめて報告する。なお、次回会合は、2012年10月に米国サンディエゴで開催される第24回IAEA核融合エネルギー会議の翌週に一部合同会合として開催する予定である。

論文

Edge pedestal characteristics in JET and JT-60U tokamaks under variable toroidal field ripple

浦野 創; Saibene, G.*; 大山 直幸; Parail, V.*; de Vries, P.*; Sartori, R.*; 鎌田 裕; 神谷 健作; Loarte, A.*; L$"o$nnroth, J.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(11), p.113004_1 - 113004_10, 2011/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:64.22(Physics, Fluids & Plasmas)

JET及びJT-60Uにおいてトロイダル磁場リップルのスキャン実験を実施し、トロイダル磁場リップルによる周辺ペデスタル構造への影響を評価した。トロイダル磁場リップルは赤道面外側のセパラトリクス上で定義した。JT-60Uではフェライト鋼導入によってトロイダル磁場リップルは$$1%$$から$$0.6%$$に低減し、一方JETではコイル電流の調整によって$$0.1%$$から$$1%$$まで変化させた。JT-60Uではフェライト鋼導入によってペデスタル圧力に大きな差異は見られなかった。同様にJETでもペデスタル部の密度・温度に差異が見られなかった。しかし両装置ともに周辺トロイダル回転速度はリップルの増大とともに逆方向にシフトした。JT-60UではELM周波数がリップルとともに増大したが、JETでは変化が観測されなかった。この装置間比較実験の結果から、$$1%$$以下のトロイダル磁場リップルは周辺ペデスタル構造に大きな影響を与えないことが示された。しかし、ITERのような低衝突周波数領域での影響については今後の課題である。

論文

Spatio-temporal structure of the edge radial electric field during H-mode in JT-60U

神谷 健作; 坂本 宜照; 松永 剛; 小島 有志; 浦野 創; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; 居田 克巳*; Kurki-Suonio, T.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(5), p.053009_1 - 053009_3, 2011/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:40.65(Physics, Fluids & Plasmas)

高イオン温度モードにおけるイオンのダイナミックスについて、2段階で閉じ込め改善モードへ遷移する現象を新しいCXRSシステムで測定した。異なる電場強度を持つ2状態が観測され、一方は大きなポロダル回転なしでイオン温度勾配が大きい状態で中間状態の電場構造、他方は大きなポロイダル回転によって深い電場が形成される。中間状態から完全状態への遷移には径電場シアによる乱流の抑制が本質的である可能性がある。

論文

Management of radioactive materials for the disassembly of JT-60U fusion tokamak device

助川 篤彦; 宮 直之; 及川 晃

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/05

超伝導トカマク核融合試験装置の建設に向け、解体中の臨界プラズマ試験装置(JT-60U)で使用された構造材とコンポーネント材の誘導放射能を計算及び測定により評価した。それら材料における誘導放射能のうち、最も高い誘導放射能を有する材料はステンレスで、主要核種はステンレス中の$$^{60}$$Coである。JT-60U真空容器の第一壁台座として使用しているステンレス316材は、約35トンである。解体に伴う放射化物の取り扱いにおいて、金属中の放射性核種の評価は重要であり、解体に伴う放射化物は、放射線障害防止法による放射化物の取り扱いに関する基準に従って、JT-60施設内の管理区域にて保管する。

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

Interactions between MHD instabilities in the wall-stabilized high-$$beta$$ plasmas

松永 剛; 相羽 信行; 篠原 孝司; 坂本 宜照; 武智 学; 鈴木 隆博; 朝倉 伸幸; 諫山 明彦; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

In the JT-60U wall-stabilized high-$$beta_mathrm{N}$$ plasmas, interactions between MHD instabilities have been observed. It is observed that an energetic particle driven wall mode (EWM) triggers an edge localized mode (ELM). When the EWM appears, type-I ELM crashes are synchronized with EWM bursts. The EWM-triggered ELMs have a higher frequency and less energy release than those of usual type-I ELMs. This interaction mainly occurs when the EWM with a large amplitude appears. In the SOL region, several measurements indicate ion losses induced by the EWM. Abrupt ion losses through the edge can increase as local pressure gradient at the pedestal that determines the edge stability. Moreover, another interaction that an EWM-triggered ELMs excites marginal resistive (RWM) is observed. Just after the EWM-triggered ELM, an $$n=1$$ distortion appears and decays soon. It is considered that an impact of the induced ELM can excite the marginally stable RWM.

論文

Observation of a complex multistage transition in the JT-60U $$H$$-mode edge

神谷 健作; 居田 克巳*; 坂本 宜照; 松永 剛; 小島 有志; 浦野 創; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕

Physical Review Letters, 105(4), p.045004_1 - 045004_4, 2010/07

 被引用回数:27 パーセンタイル:18.3(Physics, Multidisciplinary)

Transition between intermediate $$H$$-phase and complete $$H$$-phase is observed in JT-60U ELM-free $$H$$-mode. The intermediate $$H$$-phase is characterized by the large ion temperature gradients without significant poloidal rotation of impurity species (and with moderate magnitude of radial electric field), while the complete $$H$$-phase is characterized by the large radial electric field where the both density and temperature (and hence, pressure) gradients could increase. This observation shows there are two discrete phases with different magnitude of radial electric field in the ELM-free $$H$$-mode.

論文

Effects of edge collisionality on ELM characteristics in the grassy ELM regime

大山 直幸; 小島 有志; 相羽 信行; Horton, L. D.*; 諫山 明彦; 神谷 健作; 浦野 創; 坂本 宜照; 鎌田 裕; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 50(6), p.064014_1 - 064014_10, 2010/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:43.44(Physics, Fluids & Plasmas)

ダイバータ板への熱負荷が少ないgrassy ELM発生領域において、規格化衝突周波数を変化させた時のELM特性の変化を調べた。その結果、安全係数が高い場合も低い場合も、規格化衝突周波数が高い領域ではELMの振幅が大きくなる傾向があることがわかった。ITERの標準運転モードではダイバータ板への熱負荷が大きなtype I ELMを想定しているが、type I ELMは規格化衝突周波数が低い領域の方がELMの熱負荷が大きくなる傾向を持っており、type I ELMと反対の依存性を持つgrassy ELMはITERプラズマとの適合性が高いといえる。

論文

ITPA会合報告,29

諫山 明彦; 榊原 悟*; 古川 勝*; 松永 剛; 山崎 耕造*; 渡邊 清政*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; 田村 直樹*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 86(6), p.374 - 377, 2010/06

この会合報告は、2010年春に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"MHD安定性","輸送と閉じ込め物理","統合運転シナリオ","ペデスタル物理"及び"高エネルギー粒子物理"の計5グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

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

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,27

長壁 正樹*; 篠原 孝司; 東井 和夫*; 藤堂 泰*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 山本 聡*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(12), p.839 - 842, 2009/12

この会合報告は、2009年秋に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"高エネルギー粒子物理","輸送と閉じこめ物理","ペデスタル物理","MHD安定性","計測"、及び"統合運転シナリオ"の計6グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験結果報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

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

The Impact of the current density profile on heat transport and pedestal structure in JT-60U

浦野 創; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 神谷 健作; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 大山 直幸; 松永 剛; et al.

Nuclear Fusion, 49(9), p.095006_1 - 095006_7, 2009/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:89.24(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマクにおけるプラズマ電流分布によるHモードプラズマの熱輸送及び周辺ペデスタル構造への影響について調べた。高$$l_mathrm{i}$$のHモードプラズマにおいて高閉じ込め性能が得られることがわかった。電子密度及び電子温度分布が中心ピークする傾向が見られた。コアプラズマの閉じ込め改善度は$$l_mathrm{i}$$に強く依存して増加することがわかった。この高$$l_mathrm{i}$$化による高閉じ込めはコア部の閉じ込め改善によるものであり、周辺ペデスタル圧力に大きな変化は見られなかった。電流分布のスキャン及び電流値のスキャンの両方で、コアプラズマのエネルギー閉じ込め性能はコア部のポロイダル磁場強度の増加に伴って向上することがわかった。磁気シアの影響については今後の課題である。

論文

Balance of the stored energies sustained by the internal and edge transport barriers and effects of ELMs and L-H transitions in JT-60U

鎌田 裕; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 大山 直幸; 浦野 創; 神谷 健作; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 49(9), p.095014_1 - 095014_9, 2009/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:89.24(Physics, Fluids & Plasmas)

先進トカマクプラズマにおける圧力分布を決定する物理機構を理解するため、周辺輸送障壁と内部輸送障壁の相関を研究した。(1)Type-I ELMのあるHモードにおいて、周辺ペデスタル部のポロイダルベータ($$beta$$p-ped)は、全ポロイダルベータ($$beta$$p-tot)とともにほぼ直線的に上昇することを、広いプラズマ電流領域で明らかにした。また、この関係がプラズマ断面の三角度とともに強くなることを見いだした。(2)ペデスタル蓄積エネルギー(Wped)の増加とともにELMのプラズマ中への侵入距離が深くなり、最終的に内部輸送障壁に達する。この状態になると、内部輸送障壁位置(半径)はそれ以上広がることができなくなり、また、その障壁は弱くなる。このようにして、全熱化蓄積エネルギー(Wth)に対する内部輸送障壁内での蓄積エネルギー(WITB)及びペデスタル蓄積エネルギー(Wped)が一定となる。また、Type I ELMによる周辺部のトロイダル運動量の減少は、熱エネルギーの減少に比べて大きいこと、さらに、ELM侵入距離はトロイダル回転の方がイオン温度よりも深く、内部輸送障壁内部に達することを見いだした。これが内部輸送障壁の劣化につながっているかも知れない。

論文

The Characteristics of the internal transport barrier under reactor relevant conditions in JT-60U weak shear plasmas

竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; 坂本 宜照; 朝倉 伸幸; 神谷 健作; 三代 康彦; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; et al.

Nuclear Fusion, 49(7), p.075012_1 - 075012_11, 2009/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:61.21(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uにおいて弱磁気シアプラズマの内部輸送障壁(ITB)特性を、周辺粒子供給・電子加熱といった炉心条件下で調べた。最初に、高磁場側ペレット又は超音速分子ビーム(SMBI)のITB特性への影響を調べた。ペレットやSMBIによる周辺粒子供給でも中心のイオン温度は減少しており、減少幅はITB内側で増加した。入射周波数や侵入長を最適化することにより、減少したイオン温度が回復し高いペデスタル圧力と強いITBが維持された。その結果、周辺粒子供給でも、高密度領域において高閉じ込め状態を維持することに成功した。次に、電子サイクロトロン加熱による電子加熱時のITB特性を調べた。電子温度分布の硬直性が強い場合に、電子サイクロトロン加熱によりイオン温度ITBの劣化が観測された。この時、イオンの熱拡散係数は電子の熱拡散係数とともに増加しており、イオンと電子の熱輸送の関連を示している。一方、電子温度分布の硬直性が弱い場合には、イオン温度ITBは変化しないか、もしくはさらに成長することが観測された。イオン温度ITBが変化しない場合はイオン・電子の熱拡散係数の変化はともに小さく、イオンITBがさらに成長した時はイオン・電子の熱拡散係数はともに低減した。密度揺動レベルの変化は小さいが、イオン温度ITBが劣化する場合は密度揺動の径方向相関長が長く、変化しない場合は短くなっていることが観測された。このことは、密度揺動の変化を通してITBの特性が変化していることを示唆している。

論文

Pedestal characteristics of ELMy H-mode plasmas in JT-60U

浦野 創; 坂本 宜照; 大山 直幸; 神谷 健作; 小島 有志; 林 伸彦; 相羽 信行; 鎌田 裕; JT-60チーム

Proceedings of 36th European Physical Society Conference on Plasma Physics (CD-ROM), 4 Pages, 2009/07

JT-60UにおいてHモードペデスタルの物理基盤とその制御手法について調べた。ELMの周波数は逆方向回転とともに増大し、ELMによる崩壊領域も密度・温度両分布において順方向回転時の方が内部にまで及ぶことがわかった。またELM後の密度分布の回復は温度分布より早いことがわかった。grassy ELMも逆方向回転時に周波数が増大した。また周辺衝突周波数の低下とともにELM周波数も低下することがわかった。QHモードはゼロ回転領域でも得られることを実験的に示した。軽・重水素放電を利用してペデスタル幅の無次元解析を行った。ラーマ半径が質量に依存することに着目して、圧力指数との相関を分離し、ペデスタル幅のラーマ半径依存性が弱いことを示した。

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