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論文

High performance tokamak experiments with a ferritic steel wall on JFT-2M

都筑 和泰; 木村 晴行; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 神谷 健作; 篠原 孝司; 小川 宏明; 星野 克道; Bakhtiari, M.; 河西 敏; et al.

Nuclear Fusion, 43(10), p.1288 - 1293, 2003/10

 被引用回数:39 パーセンタイル:76.12(Physics, Fluids & Plasmas)

JFT-2Mでは、原型炉のブランケット構造材料の候補である低放射化フェライト鋼とプラズマとの適合性を調べる実験を進めてきている。昨年度にはフェライト鋼内壁を真空容器内に全面的に設置する作業を行い、今年度より実験を開始している。プラズマ生成,制御は問題なく行われ、金属不純物の放出も検出限界以下であった。改善閉じ込め(Hモード)も実現され、そのしきいパワーもこれまでと同等であった。プラズマ安定性に関してもこれまでの所悪影響は観測されておらず、規格化$$beta$$が3を超える放電との共存性も示された。高速イオンのリップル損失に関しても顕著な低減が実証された。以上のように、フェライト鋼の悪影響は小さく、有望な結果を得ている。JFT-2Mでは、その他にも先進的、基礎的な研究を行っている。先進的粒子供給手法であるコンパクトトロイド(CT)入射実験においては、再現性よくプラズマ中へ入射が行われ、CT入射に伴う密度の急上昇が初めて明確に観測された。

論文

Impurity desorption behavior from low activation ferritic steel installed in the JFT-2M tokamak

都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 小川 宏明; 木村 晴行; 岡野 文範; 鈴木 貞明; 小又 将夫; 沢畠 正之; 篠原 孝司; et al.

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.177 - 181, 2003/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.15(Materials Science, Multidisciplinary)

低放射化フェライト鋼は核融合原型炉の候補材料であるが、ステンレス鋼と比較して錆びやすく酸素の吸蔵量も大きい。そのため、実際に装置に導入する場合、設置作業中の錆びの発生やそれに伴う真空特性の劣化が懸念される。また、プラズマ実験中は、物理及び化学スパッタリングによる不純物放出も懸念される。JFT-2Mにおいては、先進材料プラズマ試験の第二段階においてフェライト鋼を真空容器内に部分的に設置し、真空特性,及びプラズマ実験中の不純物放出が問題にならないレベルであることを実証してきた。第三段階ではフェライト鋼を全面的に設置したが、表面積が大きく設置作業期間も長いので、より大きな影響がでる可能性がある。実験に先立ち予備排気試験を行い、2か月程度大気にさらしたフェライト鋼が問題なく排気できることを確認した。講演では第三段階の初期結果も示し、不純物放出の観点からの低放射化フェライト鋼のプラズマへの適用性を議論する。

論文

Recent activities on the compatibility of the ferritic steel wall with the plasma in the JFT-2M tokamak

都筑 和泰; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 伊世井 宣明; 木村 晴行; 小川 宏明; 宮地 謙吾; 山本 正弘; 柴田 孝俊

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1386 - 1390, 2002/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:67.53(Materials Science, Multidisciplinary)

低放射化フェライト鋼は原型炉の構造材の候補材料であるが、強磁性体であるため、閉じ込め,安定性の劣化が懸念されている。そのため、プラズマへの適用性を実証していくことが不可欠であり、JFT-2Mにおいては三段階で試験を進めることになっている。これまでに第二段階であるフェライト鋼板の真空容器内部分的設置による適合性予備試験を終了したが、プラズマに対する悪影響は観測されておらず、トロイダル磁場リップルの低減が可能であるなど、むしろプラズマの改善に役立つことが実証されている。第三段階では、リップルの理想的な低減と、プラズマ安定性への影響のさらなる理解を目標にフェライト鋼板を真空容器内に全面的に設置することになっており、現在設置工事を行っている。また、リップルの実測、及び誤差磁場の計測のため高精度の磁場計測器を開発し、設置前の磁場測定まで終了した。リップル率,誤差磁場成分とも十分な精度で参照データを取得できた。

論文

Research activities on Tokamaks in Japan; JT-60U, JFT-2M and TRIAM-1M

二宮 博正; 狐崎 晶雄; 清水 正亜; 栗山 正明; JT-60チーム; 木村 晴行; 川島 寿人; 都筑 和泰; 佐藤 正泰; 伊世井 宣明; et al.

Fusion Science and Technology, 42(1), p.7 - 31, 2002/07

 被引用回数:12 パーセンタイル:27.27(Nuclear Science & Technology)

先進定常トカマク運転に必要な高い総合性能を維持する科学的基盤を確立するため、JT-60Uは改善閉じ込めモードの運転制御シナリオの最適化を進め、各種のプラズマ性能を向上してきた。この結果、定常トカマク炉に向けた顕著な成果を得た。これらの成果の詳細を報告する。JFT-2Mでは、高性能プラズマの開発と核融合炉で採用が予定されている構造材料開発のための先進的研究と基礎的な研究を進めている。真空容器外側に設置したフェライト鋼により、トロイダル磁場リップルが減少することが示された。真空容器内の20%の領域にフェライト鋼を設置しても、プラズマ性能への影響は見られなかった。TRIAM-1Mの結果についても報告する。

論文

JFT-2Mにおける低放射化フェライト鋼のプラズマ適合性試験; 真空容器内への部分的設置

都筑 和泰; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 佐藤 正泰; 木村 晴行; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 小川 俊英; 柴田 孝俊; 秋山 隆*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.455 - 461, 2002/05

JFT-2Mにおいては、核融合原型炉の構造材の有力候補である低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性を調べる実験を段階的に進めている。本実験では、最終段階の真空容器内壁の全面フェライト鋼化の前段階として、フェライト鋼板を真空容器内に部分的に設置し、不純物放出、及び磁気的影響の予備的評価を行った。また表面特性改善のため、その場ボロン化設備を新設した。真空排気,プラズマ生成は、設置前と同様の手法で行い、不純物放出,プラズマ制御への影響が小さいことを確認した。またプラズマ安定性を調べる実験を行い、磁気的特性がロックトモードに悪影響を与えないことを示した。一連のデータ取得後ボロンコーティングを行い、その有効性を確認したボロン化後、$$beta_{n}$$=2.7の高規格化$$beta$$プラズマの生成を行うことができ、プラズマ高性能化にとっても有望な結果を得た。

論文

Advanced material tokamak experiment (AMTEX) on JFT-2M; Design, fabrication, installation and conditioning of inside ferritic steel wall

柴田 孝俊; 秋山 隆*; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 木村 晴行; 宮地 謙吾; 岡野 文範; 佐藤 正泰; 鈴木 貞明; 都筑 和泰; et al.

Proceedings of 19th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE), p.360 - 363, 2002/00

JFT-2Mでは、原型炉の構造材料として低放射化フェライト鋼(F82H)を使用することができるかどうか立証するために、Advanced Material Tokamak Experiments(AMTEX)を段階的に実施している。本発表では、AMTEX計画の第2段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ部分的に設置したが、そのときに行ったフェライト鋼板壁の設計,構造,設置及び調整に関する技術的検討,試験・検査等の詳細を発表する。また、AMTEX計画の第3段階のフェライト鋼板壁を真空容器内壁へ全面設置する計画について発表する。

論文

Progress of advanced material tokamak experiment (AMTEX) program on JFT-2M

木村 晴行; 佐藤 正泰; 川島 寿人; 伊世井 宣明; 都筑 和泰; 小川 宏明; 小川 俊英; 三浦 幸俊; 山本 正弘; 柴田 孝俊; et al.

Fusion Engineering and Design, 56-57, p.837 - 841, 2001/10

 被引用回数:14 パーセンタイル:70.96(Nuclear Science & Technology)

低放射化フェライト鋼(F82H)のプラズマへの適用性試験(先進材料プラズマ試験)がJFT-2Mで進展している。真空容器とトロイダル磁場コイルの間にフェライト鋼板を挿入することによりトロイダル磁場リップル低減を実証した(第1段階)。第2段階ではフェライト鋼板を真空容器の内部に部分的に設置してプラズマへの適合性を予備的に調べており、これまでのところフェライト鋼の強磁性や真空特性がプラズマに及ぼす悪影響は観測されていない。フェライト鋼板のプラズマ-壁相互作用の改善のためボロンコーティングを実施した。プラズマ密度の上限はフェライト鋼板設置後、ボロンコーティングを行うことにより1.6倍以上に増加した。真空容器内壁を全面的にフェライト鋼化してプラズマとの適合性を本格的に調べる試験(第3段階)のための設計と準備が進行中である。

論文

JT-60トロイダル磁場コイルの短絡事象検出システムの開発

宮田 克行*; 柳生 純一; 三代 康彦; 宮田 寛*; 新井 貴; 宮地 謙吾; 細金 延幸

KEK Proceedings 99-17 (CD-ROM), 4 Pages, 1999/00

JT-60のトロイダル磁場コイル(TFC)は、運転開始以来14年を経過するため、絶縁材の摩耗等による劣化から短絡事象の発生が懸念されている。TFCの短絡は、それ自体のみならず周辺の機器の破損を招く等の可能性があるが、短絡の初期段階において検出できれば、軽微な損傷の範囲内にとどめることができると考えられる。そこでコイル電流の計測(ロゴスキーコイル)と磁束密度の変化の把握(磁気プローブ)を併用したシステムを開発し、万一の短絡事象を監視する。

論文

JT-60U W-shaped divertor with in-out divertor pumping slots

正木 圭; 森本 将明*; 逆井 章; 竹永 秀信; 笹島 唯之; 児玉 幸三; 宮地 謙吾; 細金 延幸

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.123 - 126, 1999/00

JT-60Uでは、1997年にオープンダイバータからW型ダイバータ(内側排気)に改造しており、既に良好な実験結果を得ている。パフ&ポンプによる炭素不純物の減少や、ヘリウム炭の連続的な排気等を実証している。しかし、これらは低密度プラズマでの実験結果であり、高密度プラズマでは外ダイバータの中性粒子圧力が上昇してダイバータプラズマの制御が困難になり、良好な結果が得られていなかった。そこで、高密度領域のプラズマ性能を向上させるために、新たに外側排気溝を設け、両側排気とした。この改造に伴い、ダイバータ、ドームタイルの高熱負荷に対する熱応力評価及びディスラプションに対する強度評価を実施し、その健全性を確認した。この両側排気W型ダイバータでの初期実験結果では、排気速度が30%程度改善され、Hモード遷移加熱しきい値においても30%以上低減することに成功している。

報告書

高力率電流形PWMコンバータの開発,1

三浦 友史; 松川 誠; 宮地 謙吾; 木村 豊秋

JAERI-Tech 98-001, 41 Pages, 1998/01

JAERI-Tech-98-001.pdf:1.88MB

次世代トカマク形核融合装置の超伝導ポロイダル磁場コイル用電源は、プラズマ着火時に高電圧を必要とし、他は比較的低電圧で運転されるという特徴がある。従来のサイリスタ変換器では、力率が低下し、直流出力電圧の変動に伴い交流側無効電力が動揺することになる。このため、入力電力の力率1制御と交流側入力電流波形の制御が容易なPWMコンバータが、将来の核融合装置用電源として有望であると考え、スイッチング素子としてIGBTを用いた100kW級の電流形PWMコンバータを試作し、検討した。その結果、核融合装置用電源に必要な基本的な性能を実現できたが、交流側フィルタコンデンサの直流出力電圧変動時の過渡的な電圧上昇及び、超伝導コイル充電時の制御法などの新たな課題があることもわかった。

論文

臨界プラズマ試験装置(JT-60)のベーキング技術

新井 貴; 正木 圭; 宮地 謙吾

真空, 41(10), p.841 - 845, 1998/00

臨界プラズマ試験装置(JT-60)に代表される核融合実験装置では、不純物の低減対策としてベーキングを行っている。今回、JT-60のような巨大な真空容器を300$$^{circ}$$Cまでベーキングするための工夫、及びJT-60の真空状態について概説する。JT-60は、真空容器の昇温方式を高温窒素ガス及び電気ヒータにより行っている。ベーキングする際、熱膨張による変位、温度差による熱応力の発生が問題となる。JT-60では、真空容器支持機構を摺動させることにより対応しており、熱応力については、ベーキング制御の中で温度差のつかないような運転を行っている。JT-60の真空状態は、ベーキングで行うことにより一般の超高真空装置と同様の残量ガス成分となっており、不純物の低減に大きな成果を得ている。

論文

フライホイール電動発電機

宮地 謙吾

プラズマ・核融合学会誌, 73(4), p.427 - 433, 1997/00

臨界プラズマ試験装置(JT-60)は本体各種コイルや第二段加熱装置などの負荷に約130万kVAの電力を瞬間的かつ間欠的に必要とするが、商用電力系統からは系統の安定上、全電力を受電することはできない。そこで実験を行う際には、パルス電力として受電可能な電力約20万kVAを除き、残りの所要電力はフライホイール効果を持つ電動発電機(MG)を加速し、回転体に蓄えた機械的エネルギーを放電時に電気エネルギーとして利用する電力システムとなっている。JT-60電源の3種類のフライホイール電動発電機(MG)の構造、運転方式、運転実績等について記述する。

論文

トカマク装置における故障時電流及び大電流の抑制・制御技術

松崎 誼; 青柳 哲雄; 渡邊 和弘; 礒野 高明; 宮地 謙吾

SA-95-45,HV-95-128, 0, p.49 - 57, 1995/12

トカマク装置ではプラズマディスラプションなどの故障の際、過電流を抑制し、その後電流を遮断する必要がある。過電流抑制には空心リアクトルなどの機器の使用及びサイリスタのゲートシフトなど制御による方法がある。またNBIにおいては可飽和リアクトルによるサージ電流抑制などが行われている。遮断器としては、超電流コイルにおけるクエンチ発生時の直流遮断などのため、新しい直流遮断システムの開発が必要である。

論文

JT-60トロイダル磁場コイル電源設備電動発電機(T-MG)の軸振動対策

宮地 謙吾

分子科学研究所技術研究会報告集, 0(14), 3 Pages, 1993/08

JT-60電源設備の内のトロイダル磁場コイル電源設備にはフライホイール付電動発電機「T-MG」が設置されている。容量215KVA、回転数600~420rpm、慣性エネルギー4GJ、はずみ車効果(DG$$^{2}$$)16000ton-m$$^{2}$$、フライホイール重量650tonであり、極めて特殊な仕様となっている。1990年以前の軸振動は180$$mu$$m程度と良好な状態であったが、1990年のオーバーホール後は軸振動が増大し、振動調整を行ってもなかなか良い状態が継続しない。今回の発表は、T-MGの軸振動発生のメカニズム、振動調整法、今後の対策等について報告する。

論文

JT-60 operation results after its modification for higher plasma current with single null open divertor

近藤 育朗; 堀池 寛; 閨谷 譲; 松川 誠; 安東 俊郎; 芳野 隆治; 新井 貴; 二宮 博正; 山本 正弘; 小池 常之; et al.

Proc. of the 14th Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, p.177 - 180, 1992/00

JT-60は大電流化の改造が行われ(JT-60U)、本年3月末に運転開始したが、今回の改造が、運転挙動にどう反映されているかについて報告する。真空容器は薄板二重構造多円弧型で応力集中を避ける設計となっているが6MAに近いプラズマがディスラプションを起こしたときの挙動をしっかりおさえておく必要がある。その他、C/C材ダイバータの熱集中とエロージョン、そのプラズマ特性への影響、真空容器にベローズがなくなったことによる変位発生のメカニズムの第一壁取付状態との関係、トロイダル磁場コイル補強後の挙動、排気系の半分を撤去したことによる特に放電洗浄に要する時間への影響等について実測データに基づいて評価を行う。

論文

JT-60本体の絶縁管理

宮地 謙吾; 鈴木 貞明; 砂押 秀則; 小池 常之

KEK-Internal-89-7, p.345 - 348, 1989/08

JT-60本体は不整磁場の低減を図るためワンターンループを形成しないこと電位傾度の違う機器の故障電流、ループ電流の流れ込みによる機器損傷及びノイズ発生を防ぐため各部に電気絶縁を施している。また、電位軽減のため各構成部位は適正な位置の建家基準接地端子に接地している。これら機器設備の絶縁監視には、停電圧地絡抵抗監視装置を用いて常時監視を行い、絶縁異常の早期発見に努めていると共に本体室内作業における物品の持込み、持ち出しを厳しくチェックすることにより、異物を残さないようにすること、定期的な清掃を行うことによって塵埃の管理を行っている。

論文

VCB遮断器の20,000回耐久試験

池田 幸治; 宮地 謙吾; 竹下 明*; 市毛 尚志

KEK-Internal-89-7, 4 Pages, 1989/08

VCB遮断器においてのトラブル原因の多くは、投入開放時における衝撃振動によるものと考えられる。そのため今回、VCB遮断器20000回動作耐久試験を行い、動作回数による投入開放時の各部の加速度の変化、異常の有無及び遮断器の投入開放時の動作開閉時間を測定し、VCBの健全性を確認した。測定結果としては以下の通り、・加速度測定…最大1000Gを記録した。・VCB開閉時間測定……基準値内であり良好。・試験中の不具合履歴……補助接触器の不良、ゴムクッション亀裂、ロッド連結ネジ折損、ローラ調整ネジ折損、回数計取付板折損。・製作メーカにて分解・測定……分解調査にて補助リレーX、Yリレー接点に消耗あり。今回の試験において、消耗品の交換及び精密点検を行うことにより20000回という動作健全性が確認された。

論文

Modifications and operational experience of JT-60 power supplies

松川 達哉; 大森 憲一郎; 高橋 春次; 大森 俊造; 寺門 恒久; 柳生 純一; 大森 栄和; 宮地 謙吾; 竹下 明*; 池田 幸治; et al.

Fusion Technology 1988, p.1444 - 1448, 1989/00

昨年度、JT-60の実験領域の拡大、つまり、リミター運転時あるいはダイバータ運転時におけるプラズマ電流の最大値がそれぞれ3.2MA、2.7MAに変更されたことに伴い、JT-60電源設備の改造が行われた。その主な内容としては、10kAの増設電源によるQ電源の増力、ディスラプション時に誘起される電流による応力から本体コイルを保護するために設置したVコイルの外部インダクタンス、あるいは、Vコイル電流とMコイル電流を組み合わせた二次元のインターロック、その他Fコイル電源及びTコイル電源の増力などがあげられる。本発表はこれらの改造内容と改造後の運転実績について報告するものである。

論文

Modifications and operational experience of JT-60 power supplies

松川 達哉; 大森 憲一郎; 高橋 春次; 大森 俊造; 寺門 恒久; 柳生 純一; 大森 栄和; 宮地 謙吾; 竹下 明*; 池田 幸治; et al.

Fusion Technology 1988, p.1444 - 1448, 1989/00

JT-60電源設備は1985年に運転を開始した。その後プラズマ実験の要求を満足させるため、JT-60の休止期間中、幾つかの改造を行った。特に1987年には、プラズマ電流がリミタ配位で3.2MA、磁気リミタ配位で2.7MAを達成するため、JT-60電源の出力を、サイリスタ変換器の増強等で増やした。この論文では、これ迄のJT-60電源の改造及び運転経験について述べる。更に1988年現在における電源設備の現状について述べる。

論文

The JT-60 central control system

近藤 育朗; 木村 豊秋; 米川 出; 栗原 研一; 高橋 実; 相川 裕史; 細金 延幸; 芳野 隆治; 二宮 博正; 川俣 陽一; et al.

Fusion Engineering and Design, 5, p.69 - 84, 1987/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:67.55(Nuclear Science & Technology)

JT-60の制御系は、電源、本体、計測装置など各構成設備毎の制御系全体を総括する全系制御設備とからなる。

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