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論文

Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.

Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:72.4(Physics, Fluids & Plasmas)

LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。

論文

Spectroscopic observations of beam and source plasma light and testing Cs-deposition monitor in the large area negative ion source for LHD-NBI

岡 良秀*; 津守 克嘉*; 池田 勝則*; 金子 修*; 永岡 賢一*; 長壁 正樹*; 竹入 康彦*; 浅野 英児*; 駒田 誠司*; 近藤 友紀*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(2), p.02C105_1 - 02C105_4, 2008/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

LHD用負イオンNBI装置における、ビーム引出時のプラズマ源中のセシウム(Cs)分光強度を調べた。その結果、ビーム加速を行うと、CsI(中性Cs)とCsII(Cs$$^{+}$$)の両方の分光ラインが急激に増加し、その増加は10秒パルスの間、継続することが明らかとなった。この原因は、正イオンの逆流がプラズマ源の内壁に衝突し、内壁に付着していたCsを蒸発/スパッターするのではないかと考えている。

論文

Depositional records of plutonium and $$^{137}$$Cs released from Nagasaki atomic bomb in sediment of Nishiyama reservoir at Nagasaki

國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 山崎 秀夫*; 吉川 周作*; 長岡 信治*; 三田村 宗樹*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 99(1), p.211 - 217, 2008/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:37.06(Environmental Sciences)

長崎西山貯水池堆積物中の$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比及び$$^{239+240}$$Pu, $$^{137}$$Cs濃度の深度分布を調べ、$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比からプルトニウムの起源を推定し、長崎原爆爆発直後に堆積したプルトニウム及び$$^{137}$$Csを含む堆積物を特定した。またその堆積物の下層から長崎原爆に起因するフォールアウトの蓄積の証拠となる微粒炭も検出した。本報告は長崎原爆直後から現在に至るまで西山貯水池堆積物に蓄積した長崎原爆由来のプルトニウム及び$$^{137}$$Csの全容を核実験由来の成分と区別して初めて明らかにしたものであり、今後のプルトニウムの長期環境挙動解析の指標となる。

論文

Escaping ion measurement with high time resolution during bursting modes induced by neutral beam injection on CHS

篠原 孝司; 磯部 光孝*; Darrow, D. S.*; 清水 昭博*; 永岡 賢一*; 岡村 昇一*

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.042_1 - 042_8, 2007/09

A scintillator-based lost ion probe can measure the temporal evolution of both the gyro-radius and the pitch angle of energetic ions escaping a magnetically-confined plasma. On this system, the time resolution of the detailed two-dimensional (2D) measurement is determined by a framing rate of the video camera that records the luminous images produced by the ions striking the scintillator plate. By installing an image-intensified high-speed video camera system, the temporal resolution was improved from about 33 ms to 0.07 ms. We have successfully captured some new fast features caused by bursting modes, whose time scale is a few milli-second, induced by a neutral beam injection.

論文

Studies of fast-ion transport induced by energetic particle modes using fast-particle diagnostics with high time resolution in CHS

磯部 光孝*; 東井 和夫*; 松下 啓行*; 後藤 和幸*; 鈴木 千尋*; 永岡 賢一*; 中島 徳嘉*; 山本 聡*; 村上 定義*; 清水 昭博*; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S918 - S925, 2006/10

 被引用回数:27 パーセンタイル:69.39(Physics, Fluids & Plasmas)

将来の核融合炉におけるアルファ粒子等の高速イオンによるMHD不安定性の励起とそれに伴うアルファ粒子の異常損失の危惧から、近年、高速粒子モード(EPM)やTAEモードといったMHD不安定性と高速イオンとの相互作用、並びにその結果生ずる高速イオン輸送・損失に関する研究が重要視されるようになってきている。核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)では、シンチレータを利用した高速イオンプローブ,高速中性粒子分析器、並びに多チャンネルHalpha光計測システム等を駆使して上記を研究対象とした実験を進めている。最近の研究から、中性粒子ビーム(NB)加熱プラズマにおいて発生するバースト的EPMモード(m/n=3/2)により、入射エネルギー近傍のエネルギーを持つ高速イオンのみが大半径方向外側へ排出されていることがわかった。磁場揺動レベルが最大に達した頃に高速イオンの排出が始まり、磁場揺動の周波数は、排出が始まると同時にダウンシフトを示す。高速イオン排出が収まるのとほぼ同時に磁場揺動も収まり、これらの観測結果は、このモードは入射エネルギー近傍の高速ビームイオンによりいわば共鳴的に励起されていることを示唆している。また、TAEモードについては、2機のNBを低密度プラズマに接線co-入射した場合に、顕著な高速イオンの排出が確認された。

論文

Experimental study of nonlinear processes in edge turbulence of toroidal plasmas

永島 芳彦*; 星野 克道; 永岡 賢一*; 篠原 孝司; 藤澤 彰英*; 上原 和也; 草間 義紀; 居田 克巳*; 吉村 泰夫*; 岡村 昇一*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 1(9), p.041_1 - 041_15, 2006/09

トロイダルプラズマ周辺での乱流揺動とメソスケール構造との間の非線形過程をバイスペクトル解析により調べた。JFT-2Mでは、リミター配位のみならず、ダイバータ配位についても解析し、ポテンシャル揺動のバイスペクトル関数の強度と位相は、ドリフト波-帯状流系の解析と整合することがわかった。CHS装置においては、Hモードの周辺プラズマについて調べ、重水素線強度の減少の以前(約30ms)から周辺ポテンシャルが減少すること,周辺部揺動は、低周波のMHD揺動,ドリフト波様の広帯域静電揺動、及び高周波の電磁揺動より構成されていることを見いだした。これらの間の非線形結合について解析を行い、コヒーレントMHD揺動と広帯域静電揺動及び高周波電磁揺動の非線形結合を初めて見いだした。

論文

Energetic ion measurements using a directional probe

永岡 賢一*; 磯部 光孝*; 篠原 孝司; 長壁 正樹*; 清水 昭博*; 岡村 昇一*

Plasma and Fusion Research (Internet), 1(1), p.005_1 - 005_2, 2006/01

方向性プローブ法は、イオンや電子の分布関数の非等方性を計測することが可能であり、イオン流速の測定法として広く用いられている。この方向性プローブ法を核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)におけるプラズマ中の高エネルギーイオン計測に適用し、最外殻磁気面内側で高エネルギーイオンの局所計測に成功した。2つの計測法実証実験が行われた。一つは、中性粒子ビームのモジュレーションであり、ビームのオン,オフに対応した信号が方向性プローブで観測された。同時に計測が行われた中性粒子分析器(NPA)の結果とも矛盾がなかった。もう一方は、高エネルギー粒子励起のMHDバースト(EPMモード)による高エネルギーイオンの損失を方向性プローブで計測した。Ctr方向のイオン束には、MHDバーストに伴う粒子束の変化が観測されなかったのに対して、Co方向の粒子束にはMHDバーストに対応したイオン束の顕著な増加が観測された。損失イオンプローブ(LIP)による観測結果とも矛盾がなかった。これらの結果から、高エネルギーイオンを方向性プローブ法で計測できることを実験的に示すことができた。

論文

Observation of nonlinear processes between coherent fluctuations and turbulent fluctuations in the edge regions of JFT-2M and CHS

永島 芳彦*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 藤澤 彰英*; 星野 克道; 永岡 賢一*; 江尻 晶*; 高瀬 雄一*; 矢木 雅敏*; 篠原 孝司; et al.

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00

JFT-2MトカマクとCHS装置でのプラズマ乱流の非線形過程についての解析結果を報告する。いずれの装置でも、揺動測定は、静電プローブで行い、測定データをバイスペクトル解析で調べた。JFT-2Mのジュールプラズマのポテンシャルのデータ解析から得られた、測地的音波モードと乱流揺動の三波相互作用によるバイコヒーレンスとバイフェイズは、帯状流とドリフト波の相互作用の理論モデルから得られる値と一致することがわかり、観測された揺動の解析から明らかになった非線形相互作用は、この帯状流とドリフト波の相互作用によるものと推定される。また、CHSプラズマのHモード中の揺動解析から、特徴的に見られるMHD磁場揺動と密度乱流揺動に顕著な非線形相互作用を観測した。この密度揺動とポテンシャル揺動の相互バイスペクトラムから、揺動粒子束とMHD揺動は関連を持つことを明らかにした。以上のように両装置の揺動データ解析により、周辺プラズマの非線形過程の解明を進めた。

論文

Heating and current drive by N-NBI in JT-60U and LHD

金子 修*; 山本 巧; 秋場 真人; 花田 磨砂也; 池田 勝則*; 井上 多加志; 永岡 賢一*; 岡 良秀*; 長壁 正樹*; 竹入 康彦*; et al.

Fusion Science and Technology, 44(2), p.503 - 507, 2003/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

負イオンNBI装置は、ITER 等の核融合プラズマを加熱・電流駆動するための効果的かつ信頼性ある装置として期待されている。負イオン生成やビーム発生の技術開発は、1980年代に世界的に開始され、現在までに、著しく進展してきた。特に、日本では、二つの大型核融合開発プロジェクトで核融合プラズマの実験研究のために負イオンNBI装置を実際に用いた計画を進めている。一つは、日本原子力研究所におけるJT-60Uトカマク計画であり、他の一つは核融合科学研究所のLHDヘリオトロン計画である。これらの計画は、負イオンNBI装置の開発を更に促進し、両研究所で順調に開発成果を上げてきた。JT-60Uでは、1996年に最初のビーム入射実験を行い、その後、1998年には、LHDでビーム入射実験が行われた。これらは、トカマク及びヘリオトロンでの最初の負イオンNBI装置を用いた加熱・電流駆動実験であり、将来有望な成果が得られた。

口頭

トロイダルプラズマにおける周辺乱流の非線形過程の実験的研究

永島 芳彦*; 星野 克道; 篠原 孝司; 上原 和也; 草間 義紀; 永岡 賢一*; 藤澤 彰英*; 居田 克巳*; 吉村 泰夫*; 岡村 昇一*; et al.

no journal, , 

当機構のJFT-2Mトカマク装置及び核融合科学研究所のCHSヘリカル装置で行われた周辺乱流の非線形過程の実験的研究に関する招待講演である。静電プローブによるポテンシャル揺動や密度揺動の測定により、ドリフト波乱流と帯状流の非線形相互作用について明らかにした。測定されたバイコヒーレンスやバイフェイズなどの指標の値とドリフト波乱流-帯状流系の理論的検討は整合していることを初めて示した。また、これらの統計量のサンプル数に対する収束の様子について初めて明らかにした。これらの研究は、プラズマの乱流と構造形成について解明したものであり、プラズマ中の輸送の解明に貢献する成果である。

口頭

長崎市西山貯水池堆積物中の長崎原爆「黒い雨」の痕跡

國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 村上 晶子*; 井上 淳*; 吉川 周作*; 山崎 秀夫*; et al.

no journal, , 

長崎原爆投下後60年以上が経過し、陸上の原爆の痕跡は風化・消失してきているが、貯水池などの閉鎖小水域の泥質堆積物は、水域に入り込んだものを閉じこめながら堆積しているため、黒い雨を保存している可能性を持つ。われわれはこれまで3m前後の堆積物コアを貯水池から2本採取し、微粒炭分析,放射能測定及びPu同位体比測定等を行い、黒い雨を含む層を特定することを試みてきた。しかし、両コアとも最深部で$$^{137}$$Csが検出され、採取したコアが1945年の層準、つまり黒い雨を含む層準まで到達していない可能性があった。そのため本研究は前回より長い約6.2mのコアを採取し、Pu及び微粒炭の分析から黒い雨の層準を特定することを試みた。Pu濃度は、深度350cm付近から増加し、440cm付近で最も高く、約450cm以深ではほとんど検出されなかった。また$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比は0.028$$sim$$0.041であり、これは堆積するPuが原爆由来であることを示す。一方、火災・植物燃焼の痕跡である微粒炭は、深度442cmでピークを示した。この分布は、Pu濃度の分布と一致し、深度440cm付近の層準が、原爆の黒い雨を含むと考えられる。

口頭

長崎西山貯水池堆積物に堆積するプルトニウムの起源

國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 吉川 周作*; 山崎 秀夫*; 長岡 信治*

no journal, , 

長崎原爆により放出されたプルトニウムは、環境中に放出された最も古いPuの一つであり、その動態に関する情報は、Puの長期環境挙動に対する知見を与えると考えられる。長崎西山貯水池は過去約100年間の堆積物を蓄積しており、その柱状堆積物の分析から貯水池へ入り込んだPuの挙動を時系列に沿ってとらえることができる。本研究では、堆積物中の$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比及び$$^{239+240}$$Pu濃度分布を調べ、堆積物に記録された過去60年のPuの起源と挙動を明らかにすることを目的とした。深度440cm付近で$$^{239+240}$$Pu濃度は極大値を示し、その層の$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比が0.028とその後の核実験由来のPuより非常に小さいことから、この層に蓄積するPuは長崎原爆爆発直後貯水池に流入した原爆由来のPuであると考えられる。また、深度370cm付近で見られた$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比の上昇は、1963年頃核実験により大量に環境中に放出されたPuの混入に起因したものと考えられる。それ以浅では濃度及び比はほぼ一定であった。これは周辺土壌に沈着した原爆と核実験に由来するPuが定常的に貯水池流入しているが、原爆由来のPuが支配的であることを示している。

口頭

長崎市西山地区のプルトニウム

國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 吉川 周作*; 山崎 秀夫*; 長岡 信治*

no journal, , 

本研究では、西山地区中心部にある西山貯水池周辺土壌及び貯水池堆積物中のプルトニウム同位体比($$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比)を測定し、これを指標として西山地区に堆積するプルトニウムの起源及び移動過程について考察したので報告する。堆積物中の$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比は0.028$$sim$$0.066であり、深度440cm付近の堆積物中のプルトニウムは、長崎に投下された原爆起源であることが特定でき、それよりも上層では、これにその後の核実験により放出されたプルトニウムの混入が認められた。また、堆積物表層の$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比は土壌の値と一致し、周辺土壌が貯水池に流れ込んでいることを示した。

口頭

CHSにおける高速カメラを用いた損失イオン計測

篠原 孝司; 磯部 光孝*; Darrow, D. S.*; 清水 昭博*; 永岡 賢一*; 岡村 昇一*

no journal, , 

損失イオンプローブにおいて、損失イオンはプローブ内に設置されたシンチレータスクリーンを光らせるが、光った点の2次元座標から、そのイオンのジャイロ半径とピッチ角を決定できる。これらの情報をもとに損失してきたイオンの軌道を逆に追い、そのイオンの起源に関する情報を得ることができる。このプローブはCompact Helical System(CHS)プラズマ境界から数cm離れており、計測対象の損失イオンは数十keVレベルの高速イオンである。CHSにおいて高速イオンの挙動で関心が高いものの一つが、CHSバーストと呼ばれる数msの時間スケールの高速イオン起因不安定性が高速イオンにおよぼす影響である。このような速い時間スケールの現象を観測するには、シンチレータスクリーン上の微弱光の高時間分解での2次元計測を要する。そのために、損失イオンプローブのカメラを、イメージインテンシファイア付きの高速カメラへと更新した。高速化することでCHSバーストが高速イオンに与える影響の詳細を調査できるようになった。本発表では、高速カメラによって新たに観測された高速イオン挙動について報告する。

口頭

長崎原爆由来のプルトニウムとセシウム-137に関する研究; 過去60年間の西山貯水池堆積物への蓄積と現在の土壌表層平面分布

國分 陽子; 安田 健一郎; 間柄 正明; 宮本 ユタカ; 桜井 聡; 臼田 重和; 山崎 秀夫*; 吉川 周作*; 長岡 信治*

no journal, , 

長崎原爆から放出されたプルトニウムの分布を明らかにするために、土壌や堆積物に蓄積するプルトニウムの分析を行ってきた。本発表では爆心地から東約3kmにある西山貯水池から堆積物を採取し、過去60年間に貯水池に蓄積した原爆由来プルトニウムの経時変化について報告する。また、前回爆心地周辺では爆心地東側に原爆由来のプルトニウムが蓄積していることを報告したが、調査範囲よりさらに東に分布している可能性も見いだされた。本発表では、さらに東の地域(長崎県東部,熊本県など)も調査したのでその結果も報告する。貯水池堆積物中のプルトニウム及び$$^{137}$$Csの深度分布より、原爆爆発直後に蓄積した原爆由来のプルトニウム及び$$^{137}$$Csを特定した。また、現在でもそれらが核実験由来のものとともに蓄積しつづけていることが明らかにした。また土壌の分析により、長崎県東部の島原半島や熊本市,阿蘇市で、核実験由来のフォールアウトの値より低い$$^{240}$$Pu/$$^{239}$$Pu比が検出された。原爆由来のプルトニウムは爆心地から東2kmから約100kmまでの地域に蓄積していることがわかった。

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