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論文

Off-axis current drive and real-time control of current profile in JT-60U

鈴木 隆博; 井手 俊介; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 石川 正男; 関 正美; 松永 剛; 波多江 仰紀; 内藤 磨; 濱松 清隆; et al.

Nuclear Fusion, 48(4), p.045002_1 - 045002_9, 2008/04

 被引用回数:35 パーセンタイル:81.18(Physics, Fluids & Plasmas)

$$beta$$プラズマにおいて高い閉じ込めと安定性のための電流分布の最適化を目指して、周辺電流駆動を用いた安全係数最小値$$q$$$$_{rm min}$$の実時間制御システムを開発した。低域混成波の入射パワーを制御することで、時間的に変化する目標値にそって$$q$$$$_{rm min}$$を1.3から1.7まで制御した。本制御を新古典テアリングモード(NTM)のある高$$beta$$放電に適用したところ、安全係数最小値が2を超えたときにNTMと共鳴する磁気面が消えてNTMは安定化され蓄積エネルギーは16%上昇した。さらに、周辺部での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)による駆動電流分布を初めて測定した。モーショナルシュタルク効果計測によると駆動電流は周辺部に空間的に局在しており、中性子放出分布計測によっても同様の結果を得た。NBCD電流総量はACCOMEコードによる理論計算と合う一方で、電流駆動位置は計算結果より外側にずれていることが明らかになった。

論文

Off-axis current drive and current profile control in JT-60U

鈴木 隆博; 井手 俊介; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 石川 正男*; 関 正美; 松永 剛; 武智 学; 内藤 磨; 濱松 清隆; et al.

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

モーショナルシュタルク効果偏光計を用い、中性粒子ビーム(NB)による周辺部駆動電流密度分布を初めて測定し、空間的に局在化していることを明らかにした。電流駆動位置は中性子分布計測と合致し、全駆動電流は表面の周回電圧の減少と合致する。周辺部での電流駆動はプラズマ中心部の安全係数を上げプラズマの性能を制限する不安定性を抑制することができる。LH波による周辺部電流駆動を用い、安全係数最小値(qmin)の実時間制御システムを開発した。本システムを高$$beta$$プラズマ($$beta$$N=1.7, $$beta$$p=1.5)に適用し、qminを上昇させて不安定性を抑制した結果、蓄積エネルギーは16%上昇した。

口頭

JT-60SAプラズマ制御システムの設計検討

栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 中里 命; 坂田 信也; 清野 公広; 内藤 磨; 小関 隆久; 竹永 秀信; 鈴木 隆博; et al.

no journal, , 

国内重点化装置で、かつEUとの幅広いアプローチとして超伝導化改修されるJT-60SAの設計が開始されている。JT-60SAは、先進プラズマ実験を行い、長パルス定常運転シナリオを実証してITERへの支援を目的とする。そのため、高速大容量計算機システムや高速ネットワーク基盤により、さまざまな制御方式に対応できるプラズマ制御システムを構成することが重要である。プラズマ制御システムについては既存システムを最大限再利用した構成とし、高圧力/高自発電流割合を持つプラズマ不安定性の抑制や回避を行いながら長時間維持するため、さまざまな制御手法が適用できる実時間制御システムの大幅な機能向上を中心とした改造を図ることが検討されている。JT-60SAにおけるプラズマ制御システムの設計は、将来のITERを考慮した普遍性の高い機能を充実させることが重要であり、今後さらなる設計仕様の検討が必要である。本報告では、既存装置機器側の状況を踏まえた当面の検討課題を中心に、今回、設計開始直後でのJT-60SAにおけるプラズマ制御システムの設計検討内容を報告する。

口頭

プラズマ電流分布再構築における非線形スカラー型平衡条件の効果

栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 中里 命; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕

no journal, , 

トカマク型核融合装置における高圧力プラズマの生成と安定維持にはプラズマ電流分布を能動的に制御する必要があり、その基本機能として電流分布を高精度再構築する実時間算法の開発を進めている。これまでの方法は、電流関数分布及び圧力分布を同一関数形式として自由度を下げ、プラズマ内部の離散点でのMSE計測及び外部の磁気センサーてGrad-Shafranov方程式を解く方法である。関数形式という人工的な制約条件を用いることによる求めた電流分布解の妥当性、すなわち電流及び圧力分布間の物理的整合等に課題を残すものであった。この根本的解決を図るべく、磁気計測と力学平衡の幾何学条件だけから電流分布を再構築する方法の開発を目指す。昨年度報告からの大きな違いは、計算プログラムを全面的に見直し、境界条件の合理化,アルゴリズムの最適化を徹底した点にある。

口頭

JT-60Uにおける周辺部電流駆動と電流分布制御

鈴木 隆博; 井手 俊介; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 石川 正男; 関 正美; 松永 剛; 武智 学; 内藤 磨; 濱松 清隆; et al.

no journal, , 

$$beta$$プラズマでの電流分布の最適化を目指して、周辺電流駆動を用いた安全係数最小値qminの実時間制御システムを開発した。周辺電流駆動は中心部の安全係数を上昇させ、プラズマの性能を制限するMHD不安定性を避けるのに役立つ。システムはqminを制御するためにLHパワー、したがってLH駆動電流を制御する。本システムを高$$beta$$プラズマに適用したところ、時間とともに変化する目標値に対してqminは追従し制御を実証した。m/n=2/1 NTMの存在する別の高$$beta$$プラズマに本システムを適用した所、qminは目標値の1.7をオーバーシュートして2を超えたが、そのことによりNTMは消滅し蓄積エネルギーは上昇しNTM発生以前の値に回復した。周辺電流駆動源として、周辺部NB駆動電流分布をMSEを用いることで初めて実測した。NB駆動電流分布は空間的に局在化しており、規格化小半径で0.6-0.8に観測された。この場所は多チャンネル中性子放出分布計測によっても確認された。全NB駆動電流はACCOMEコードを用いた計算結果と一致する一方で、駆動電流位置については計算は測定したよりプラズマ中心に寄っていることが明らかになった。

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