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論文

Summary of the ARIES Town Meeting; Edge plasma physics and plasma material interactions in the fusion power plant regime

Tillack, M. S.*; Turnbull, A. D.*; Kessel, C. E.*; 朝倉 伸幸; Garofalo, A. M.*; Holland, C.*; Koch, F.*; Linsmeier, Ch.*; Lisgo, S.*; Maingi, R.*; et al.

Nuclear Fusion, 53(2), p.027003_1 - 027003_23, 2013/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:22.28(Physics, Fluids & Plasmas)

周辺プラズマ物理及びプラズマ対向材相互作用の専門家によるITER後の核融合炉について現状の検討と今後の課題について評価するARIESワークショップが2010年5月に開催された。ダイバータ物理,モデリング,実験結果,それらの比較検討、核融合炉計画プログラムなどのトピックスが議論された。

論文

Edge pedestal physics and its implications for ITER

鎌田 裕; Leonard, A. W.*; Bateman, G.*; Becoulet, M.*; Chang, C. S.*; Eich, T.*; Evans, T. E.*; Groebner, R. J.*; Guzdar, P. N.*; Horton, L. D.*; et al.

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

周辺ペデスタル研究の進展とITERへ向けた予測について、最近の世界の研究をレビューする。周辺ペデスタル構造を決めるパラメータリンケージを明らかにするとともに、プラズマ過程と原子分子過程の両方がペデスタル幅を決定すること,周辺圧力勾配がピーリングバルーニング理論で系統的に説明できること,計測機器の進展によってELMの発展が明らかとなり非線形理論で説明可能であること,小振幅ELMの系統的同定がすすんだことなど、大きな発展があった。これらに基づいて、ITERのプラズマ性能の予測,ELMの小規模化等の検討が大きく進んだ。

論文

Compatibility of advanced tokamak plasma with high density and high radiation loss operation in JT-60U

竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 東島 智; 木島 滋; 仲野 友英; 大山 直幸; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1618 - 1627, 2005/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:51.52(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60Uの内部輸送障壁を有する先進トカマクプラズマの運転領域を、高閉じ込め及び高放射損失割合を達成しつつグリーンワルド密度(n$$_{GW}$$)を超える領域まで拡大した。負磁気シアプラズマでは、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=1.1においてHモードからの閉じ込め改善度HH$$_{y2}$$=1.3を得た。この時、周辺ペデスタル密度はグリーンワルド密度の半分程度と低いにもかかわらず、強い密度内部輸送障壁を形成することにより高い平均密度を得ている。同放電では、金属不純物の蓄積が観測されており、主プラズマからの放射損失が加熱パワーの65%に達しているが、閉じ込めの劣化は観測されない。また、ダイバータでの放射損失を増大するために、ネオンを入射した放電では、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=1.1にて、HH$$_{y2}$$=1.1,総放射損失割合90%以上を達成した。高$$beta_{p}$$ELMy Hモードプラズマ(弱正磁気シア)では、アルゴン入射と高磁場側ペレット入射により、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=0.92,HH$$_{y2}$$=0.96,放射損失割合100%を達成した。同放電でも、強い内部輸送障壁の形成により高平均密度が得られている。アルゴン輸送解析から、主プラズマ中心での放射損失はおもにアルゴンによること、ダイバータでのアルゴンの放射損失は20-40%程度であることが明らかになった。

論文

Compatibility of advanced tokamak plasma with high density and high radiation loss operation in JT-60U

竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 久保 博孝; 東島 智; 木島 滋; 仲野 友英; 大山 直幸; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; et al.

Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11

JT-60Uの内部輸送障壁を有する先進トカマクプラズマの運転領域を、高閉じ込め及び高放射損失割合を達成しつつグリーンワルド密度(n$$_{GW}$$)を超える領域まで拡大した。負磁気シアプラズマでは、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=1.1においてHモードからの閉じ込め改善度HH$$_{y2}$$=1.3を得た。この時、周辺ペデスタル密度はグリーンワルド密度の半分程度と低いにもかかわらず、強い密度内部輸送障壁を形成することにより高い平均密度を得ている。同放電では、金属不純物の蓄積が観測されており、主プラズマからの放射損失が加熱パワーの65%に達しているが、閉じ込めの劣化は観測されない。また、ダイバータでの放射損失を増大するために、ネオンを入射した放電では、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=1.1にて、HH$$_{y2}$$=1.1,総放射損失割合90%以上を達成した。高$$beta_{p}$$ ELMy Hモードプラズマ(弱正磁気シア)では、アルゴン入射と高磁場側ペレット入射により、$$bar{n}_{e}$$/n$$_{GW}$$=0.92,HH$$_{y2}$$=0.96,放射損失割合90%を達成した。同放電でも、強い内部輸送障壁の形成により高平均密度が得られている。アルゴン輸送解析から、主プラズマ中心での放射損失はおもにアルゴンによること,ダイバータでのアルゴンの放射損失は20-40%程度であることが明らかになった。

論文

Driving mechanism of sol plasma flow and effects on the divertor performance in JT-60U

朝倉 伸幸; 竹永 秀信; 櫻井 真治; Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; 清水 勝宏; 東島 智; 久保 博孝

Nuclear Fusion, 44(4), p.503 - 512, 2004/04

 被引用回数:73 パーセンタイル:89.8(Physics, Fluids & Plasmas)

境界層(SOL)におけるプラズマ流は粒子排気や不純物制御へ影響し、その発生機構の解明とダイバータ・プラズマへの影響の評価が求められている。本論文は、プラズマ流の方向や速度を2か所での測定結果から明らかにするとともに、ダイバータへ輸送される粒子束を、強磁場側と低磁場側で初めて定量的に評価した。さらに、ドリフト効果を導入したSOLプラズマ・シミュレーション計算(UEDGE)を行い、測定された流速分布や逆流の発生などの現象が、定性的に再現されることを見いだした。さらに、プライベート部におけるドリフト流による粒子束も評価し、ダイバータ粒子束の内外非対称性が発生する原因であることを明らかにした。実験炉ITERにおけるダイバータ設計の最適化のために、ドリフト効果の検討が必要であることを示唆した。さらに、ガスパフとダイバータ排気を行う際、高磁場側でのSOL流と粒子束が増加することにより、主プラズマ中の不純物イオンを低減することを初めて明らかにした。

論文

${bf E}$ $$times$$ ${bf B}$-drift, current, and kinetic effects on divertor plasma profiles during ELMs

Rognlien, T. D.*; 嶋田 道也

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.1000 - 1004, 2003/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:50.03(Materials Science, Multidisciplinary)

周辺局在モード(Edge Localised Mode, ELM)による熱負荷の低減は、核融合炉の第一壁設計において重要な課題である。ELMが発生すると、ペデスタルの高温高密度のプラズマがスクレイプオフ層に押し出される。イオンは電子に比べて磁力線方向の動きが遅いので、磁力線方向にプレシース電場が発生し、イオンを加速する。回転変換が存在するので、プレシース電場はポロイダル方向の電場となり、トロイダル磁場の中で高温高密度プラズマは径方向に移動する。この移動距離は、ITERの場合径方向の移動距離は1cm程度と予測されるが、プラズマの場所によって電場の大きさが異なるので、ELMの熱流束が拡散する可能性もある。径方向に1cm程度であれば、ダイバータ板の上では3cm程度となるので、無視できない効果である。二次元のダイバータ輸送コードUEDGEを用いてITERにおける効果を定量的に予測し、報告する。

論文

Simulation of the effect of plasma flows in DIII-D, JET, and JT-60U

Porter, G. D.*; Rognlien, T. D.*; Rensink, M. E.*; Loarte, A.*; 朝倉 伸幸; 竹永 秀信; Matthews, G.*; Contributors to JET-EFDA Workprogramme*

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.1085 - 1088, 2003/03

 被引用回数:23 パーセンタイル:80.86(Materials Science, Multidisciplinary)

周辺プラズマにおけるプラズマ流の方向と速度は、ダイバータにおけるプラズマ粒子束の非対称性や不純物イオンの遮蔽効果に大きく影響し、現在はドリフト運動の寄与が大きいと考えられるようになった。2次元流体プラズマ・シミュレーションコード(UEDGE)にドリフト運動の効果を導入し、DIII-D, JET, JT-60Uの周辺プラズマにおけるプラズマ流を計算した。おもにJT-60UのLモードプラズマをモデル化した計算結果では、ドリフト運動により輸送されるプラズマ粒子束は、磁力線方向に輸送されるSOL流の粒子束よりも大きい。また、プライベート部を内側ダイバータへ輸送される粒子束も大きく、内側ダイバータでの粒子束が大きくなる現象を説明可能である。さらに、炭素イオンの輸送に関して、ドリフト効果を導入し計算した結果、プライベート部を内側ダイバータへ輸送され、内側ダイバータでの炭素量が増加する結果を得た。

論文

Study of particle pumping characteristics for different pumping geometries in JT-60U and DIII-D divertors

竹永 秀信; 逆井 章; 久保 博孝; 朝倉 伸幸; Schaffer, M. J.*; Petrie, T. W.*; Mahdavi, M. A.*; Baker, D. R.*; Allen, S. L.*; Porter, G. D.*; et al.

Nuclear Fusion, 41(12), p.1777 - 1787, 2001/12

 被引用回数:22 パーセンタイル:57.66(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60U及びDIII-Dダイバータにおける粒子排気特性を、実験とシミュレーションの両面から比較した。粒子排気量をリサイクリング量の指標であるDの発光強度で割った排気割合は、DIII-Dでは広範囲な密度領域で比較的一定である。JT-60Uの内側排気ダイバータでの排気割合は、高密度でDIII-Dと同程度であるが、低密度では小さくなっている。JT-60Uの両側排気ダイバータでの排気割合は、内側排気ダイバータに比べて小さくなっている。ダイバータシミュレーション結果も、リサイクリングの内外非対称性による外側排気溝での中性粒子の逆流により排気割合が減少することを示している。また、シミュレーション結果はJT-60UよりDIII-Dの方が30-50%程度排気割合が大きいことを示している。

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