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吉田 麻衣子; 本多 充; 成田 絵美*; 林 伸彦; 浦野 創; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕
Nuclear Fusion, 55(7), p.073014_1 - 073014_9, 2015/07
被引用回数：15 パーセンタイル：57.28(Physics, Fluids & Plasmas)多くのトカマク装置では電子サイクロトロン加熱(ECH)時に熱や粒子の輸送が増大することが観測されており、ITERではECHを伴う運転シナリオの開発にとって重要な課題となっている。この課題を解決するために、JT-60Uの正磁気シアHモード放電、内部輸送障壁を伴う弱磁気シア放電と負磁気シア放電において、ECH印加時に熱及び粒子輸送が増加しない条件を調査した。その結果、トロイダル回転シアが負の大きい値をとる条件では、電子サイクロトロン加熱時のイオン熱輸送の上昇が抑えられることが分かった。この条件は、イオン温度対電子温度の比や、電子加熱パワーに寄らないことを明らかにした。磁気シアが負の値をとる条件では、その値の大きさに寄らず、電子熱輸送と粒子輸送が増加しないことが分かった。これらの結果は、ITERでのECH加熱シナリオの開発や電子加熱が主体となるITER及び原型炉でのプラズマ輸送特性の予知に重要な知見を与える。
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 10, p.1403019_1 - 1403019_11, 2015/03
The internal transport barriers (ITBs) formed in the tokamak plasmas with the weak magnetic shear and the weak radial electric field shear are often observed and the pressure gradient at the ITB is not very steep. In such plasmas the electron temperature ITB is steeper for co toroidal rotation cases than that for counter rotation cases. Clarifying the relationship between the rotation direction and heat transport in the ITB region, dominant instabilities are examined by the flux-tube gyrokinetic code GS2 to show that the linear growth rates 
for the co and counter rotation cases are comparable in magnitude, but the counter case shows the more trapped electron mode like frequency. The ratio of the electron heat diffusivity to the ion's is higher for the counter-rotation case. The difference in the ratio between the two cases agrees with the experiment. Investigating the flow shear effect on reveals that its effect is not so large as to change the aforementioned tendency.
Garcia, J.*; 林 伸彦; Baiocchi, B.*; Giruzzi, G.*; 本多 充; 井手 俊介; Maget, P.*; 成田 絵美*; Schneider, M.*; 浦野 創; et al.
Nuclear Fusion, 54(9), p.093010_1 - 093010_13, 2014/09
被引用回数：40 パーセンタイル：85.99(Physics, Fluids & Plasmas)Extensive physics analysis and modelling has been undertaken for the typical operational regimes of the tokamak devices JET and JT-60U with the aim of extrapolating present day experiments to JT-60SA, which shares important characteristics with both tokamaks. A series of representative discharges of two operational scenarios, H-mode and hybrid, have been used for this purpose. Predictive simulations of core turbulence, particle transport, current diffusion and pedestal pressure have been carried out with different combinations of models. The ability of the models for reproducing the experimental data is analysed and scenario calculations for JT-60SA are performed following an optimum set of models.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1403082_1 - 1403082_8, 2013/06
In burning plasmas, the electron temperature 
is expected to exceed the ion temperature 
because of the alpha heating. The transport simulations showed that an increase in 
degrades the confinement. However in the International Global H-mode Confinement Database, there are data that have the 
factor exceeding unity in the 
region. This high can be attributed mainly to the improved electron confinement. The conditions required for the improvement have been investigated with the local flux-tube gyrokinetic code GS2. When the ion temperature gradient length is shorter than the electron one, ion temperature gradient (ITG) mode is dominant, whereas trapped electron mode (TEM) is stabilized. Under this situation, the electron heat diffusivity is suppressed. In addition, an increase in the magnetic shear also decreases the electron heat transport in the positive shear range.
/
effect on confinement properties成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07
In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio / and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of / is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for / 
1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for / 
1. The confinement scaling with a contribution of / was also elaborated. In addition, the influence of / described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.
山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 末光 眞希*; 成田 克*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1074, p.36 - 40, 2008/00
本研究ではSi(110)表面の極薄酸化膜の結合構造をリアルタイム放射光光電子分光法で調べた。実験はSPring-8のBL23SUの表面化学実験ステーションで行われた。酸化温度は813Kで、酸素圧力は1.1
10
Paとした。結果として、第一層と第二層Si原子にかかわるSi2p光電子ピークの内殻準位シフトが、O1sピークの急激な初期増加に対応して急激に減少した。このことはSi(110)-162再構成表面と酸素分子との大きな反応性を示唆している。
2 surfaces by O 1s photoemission spectroscopy using synchrotron radiation末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*; 遠田 義晴*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(4B), p.1888 - 1890, 2007/04
被引用回数：12 パーセンタイル：43.75(Physics, Applied)リアルタイムX線光電子分光法を用いてSi(110)の所期酸化が調べられた。O 1s光電子スペクトルの時間発展はわずかに1.5L相当の酸素導入によっても急速に酸化が進むことを示した。最初の酸化は比較的小さい結合エネルギー成分が主であるが、徐々に比較的大きな結合エネルギー成分に置き換わる。従来知られているSi(111)のドライ酸化のO 1s光電子スペクトルと比較して、Si(110)-162表面のアドアトムかその周辺で酸化が起こると推察される。
末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*
信学技報, 106(108), p.61 - 63, 2006/06
Si(110)-12表面の初期酸化過程をリアルタイム光電子分光法により評価し、Si(100)面酸化と比較した。Si(110)表面ドライ酸化は酸素導入開始直後に表面の数分の1原子層が直ちに酸化される急速初期酸化を示す。急速初期酸化は結合エネルギーの小さいO1s状態の発展を伴い、酸化の進行にしたがってより結合エネルギーの大きなO1s状態がより強く発展する。急速初期酸化は12再配列構造に含まれるとされるSi(111)面と類似した表面アドアトム近傍の酸化と関係付けられる。
2 surface by photoemission spectroscopy末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 遠田 義晴*; 成田 克*
ECS Transactions, 3(2), p.311 - 316, 2006/00
Si(110)表面の初期熱酸化過程を放射光を活用したリアルタイムX線光電子分光法で調べた。Si(110)表面の初期酸化は酸素ガス導入直後の急激な酸化の存在で特徴付けられる。O1s光電子ピークのピーク分離によると少なくとも二つの独立した酸化サイトの存在が示唆された。それらはSi(110)-162表面の複雑な構造を反映しているようである。
末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*
no journal, ,
Si(110)-162表面の初期酸化過程を単色放射光を活用した光電子分光法によりリアルタイムその場観察してSi(100)面の酸化様式と比較した。Si(110)表面の酸素分子によるドライ酸化は酸素ガス導入直後に表面の数分の1原子層が直ちに酸化される様相を示した。酸素の1s内殻準位の光電子スペクトルはふたつの成分に分離できた。急速初期酸化に伴って結合エネルギーの小さな成分ピークが発展し、さらに酸化の進行に伴ってより結合エネルギーの大きな成分ピークが強く発展する。急速初期酸化はSi(110)清浄表面の162再配列構造に含まれるとされるSi(111)表面に類似した表面アドアトム近傍の酸化であると推測される。
2初期酸化過程の観察,1富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 山本 喜久*; 今野 篤史*; 成田 克*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 高橋 裕也*; 朝岡 秀人
no journal, ,
Si(110)面は正孔移動度がSi(100)面と比較して大きいため、より高速の電子デバイス動作が期待されている。また3次元フィン型トランジスタ構造に用いられる面方位として高集積化の観点からも有望視され、Si(110)面は高速化,高集積化の両者から注目を集めている。このように次世代トランジスタ構造として重要なSi(110)面であるが、デバイス作製の鍵を握る極薄酸化膜の初期形成過程は、これまでほとんど解明されてこなかった。われわれはリアルタイム放射光光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡を用いてSi(110)-162清浄表面の初期酸化過程における酸化膜被覆率の時間発展を観察した。その結果、Si(001)-21表面では見られない、Si(110)-162表面特有の急速な初期酸化過程が存在することを見いだした。このような酸化過程は、Si(110)-162再配列表面に特徴的に存在するアドアトムクラスターが寄与する現象と考えられる。
2初期酸化過程のリアルタイム光電子分光山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 後藤 成一*; 中野 卓哉*; 末光 眞希*; 成田 克*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
放射光光電子分光法を用いてSi(110)-162表面の初期酸化過程を調べた。この表面特有で他の面方位には見られない急激な初期酸化が観察された。O1s光電子スペクトルの解析から、Si-Si結合への酸素の挿入が初期酸化で主要な過程であることがわかった。その急速初期酸化はSi2pのサブピークの減少を伴う課程である。これはペンタゴンペアの優先的な酸化に伴うSi(110)-162表面の再配列を意味している。
2清浄表面高温初期酸化過程におけるSR-XPS O1sスペクトルの観察山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 加藤 篤*; 成田 克*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
no journal, ,
Si(110)面はデバイスのさらなる高速化・高集積化の観点から注目されているマルチゲートFETにおける活性面として重要である。われわれはSi(110)表面の高温初期酸化過程をリアルタイム放射光光電子分光により観察した。Si(110)面は酸化のごく初期に飽和値の3割程度が吸着する急速初期酸化を示した後、ラングミュア的に増加しながら飽和する。AnらはSi(110)面の162再配列構造としてペンタゴンペアと呼ばれるアドアトムクラスターを含む構造を提案している。ペンタゴンペアを構成するSi原子の数は162単位胞に含まれるSi原子の25%であり、飽和吸着量に対する初期吸着量の割合とよく符号する。両者のこの一致は、Si(110)清浄表面構造の構成要素であるペンタゴンペアが酸化初期において優先的に酸化されることを強く示唆している。
2 surface by Si 2p photoemission spectroscopy山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 後藤 成一*; 中野 卓哉*; 末光 眞希*; 成田 克*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
Si(110)-162清浄表面の初期酸化過程をリアルタイム放射光光電子分光により調査した。その結果、Si2pスペクトルの表面成分の一つであるアルファピークが酸素の導入直後に減少することが確認され、これはSi(110)表面に特徴的な急速初期酸化に関連している可能性がある。最近の報告によれば、この成分は表面第1層及び第2層Si原子に起因するとされている。またSiサブオキサイド成分の時間発展を調査したところ、酸素導入直後でもSi
成分がかなりの強度を持っており、Si(001)面の初期酸化とは異なる振舞いを見せることがわかった。
山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 末光 眞希*; 成田 克*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
no journal, ,
非プレーナー型3D-CMOSデバイスの活性面として注目を集めるSi(110)表面の1原子層酸化膜の形成過程、及び、界面化学結合状態の時間発展をリアルタイム放射光光電子分光を用いて調べた。基板温度813K,酸素圧力1.110Paで酸化した場合のSi2p光電子スペクトルの酸化成分(Si
:n=1-4)の時間発展を解析した。酸素暴露量30L付近までのSi
の急成長は、Si(001)酸化と同様にSiを介した酸化反応経路の存在を示唆している。一方、Si(001)酸化と対照的に、1MLまで一貫してSiがSi
よりも優勢であった。この特徴から反応機構を推測した。Si(110)面の第一層酸化が、(110)面内に密に並ぶ鎖状Si-Si結合(A結合)への酸素挿入と、(-110)面内のSi-Si結合(B結合)への酸素挿入から成り、A結合の酸化が酸化歪の蓄積によって部分的にしか行われないためと理解される。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、電子系ITB形成への順方向回転の寄与が報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入された輸送モデルGLF23とジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化する
シアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向フロー速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行った。その結果、実験と定性的に一致する線形成長の変化を確認できたが、それが熱輸送に対して有意であるかは不明であり、非線形計算による輸送レベルの評価が必要であることがわかった。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、強い径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による箱型内部輸送障壁(ITB)の形成が知られている。また、ITBが存在せず、径電場シアが弱い放電ではトロイダル回転の方向はコア部の熱輸送に影響しないと示されている。一方で、放物線型ITBの放電では径電場シアの分布がトロイダル回転によってあまり変化せず、順方向回転が電子系ITB形成に寄与していると報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して輸送モデルGLF23を導入した1.5次元輸送コードTOPICSとジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化するシアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向回転速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行ったが、平行方向回転速度シアの影響は小さいことが分かり、回転シア以外の効果も考慮する必要があることが示唆された。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、強い径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による箱型内部輸送障壁(ITB)の形成が知られている。また、ITBが存在せず、径電場シアが弱い放電ではトロイダル回転の方向はコア部の熱輸送に影響しないと示されている。一方で、放物線型ITBの放電では径電場シアの分布がトロイダル回転によってあまり変化せず、順方向回転が電子系ITB形成に寄与していると報告されている。本研究では放物線型ITB放電におけるトロイダル回転のコア部熱輸送に対する影響をジャイロ運動論コードGS2を用いて解析した。回転シアの影響としてシアの安定化効果と磁力線平行方向回転速度シアの不安定化効果を考慮した線形計算から、回転シアのみでは回転方向と電子系ITBの関係は説明が難しいことが示唆された。次にITB領域における支配的な不安定性に着目した解析を行ったところ、トロイダル回転の方向によって実周波数に相違が見られ、順方向回転時の方が電子熱輸送が低い傾向があり、電子系ITB形成と定性的に一致することが分かった。
林 伸彦; Garcia, J.*; 成田 絵美
no journal, ,
Validation and verification of models for plasma simulation are being carried out through a JA-EU cooperation, especially to make reliable recipe for JT-60SA prediction. The same recipe is, of course, applicable to ITER prediction. In this activity, JT-60U and JET data are used for validation (H-mode and advanced inductive plasmas, at present), and integrated modeling codes TOPICS and CRONOS are used for verification. The following results are obtained at present. As for three heat transport models (CDBM, Bohm/gyro-Bohm, GLF23), in H-mode plasma, CDBM and BgB models can be used for rough estimation, while GLF23 for more precise estimation. On the other hand, in advanced inductive plasma, CDBM is more reliable than GLF23. For this plasma, it is necessary to try TGLF, which is improved version of GLF23. As for particle transport model, GLF23 could reproduce experiments in CRONOS. As for pedestal model, Cordey's scaling model could reproduce experiments in CRONOS. This pedestal model, however, requires pedestal width model for prediction. For this, EPED scaling or peeling-ballooning mode analysis will be applied. TOPICS will verify the above particle and pedestal modelings.
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
In long-pulse ELMy H-mode plasmas with parabolic type ITB plasmas, it has been found that the direction of toroidal rotation influences the internal transport barrier of the electron temperature: the gradient of the temperature becomes steeper with increasing rotation in the co direction with respect to the plasma current. These plasmas have the normal magnetic shear, and the radial electric field shear in the core region is weak. In this study, core heat transport in these plasmas is analyzed with the gyrokinetic code GS2. As a result of the linear calculations, the difference in the real frequencies is found. Using these linear calculation results, the ratio of electron heat flux to ion's (
) is estimated with a quasilinear transport model. This estimation shows that the ratio is lower in co-rotating plasma. This result agrees with experimental observation. The influence of the shear in toroidal rotation on the linear growth rates is also discussed.
