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水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard 
-ray sources and in-beam experiment using 
Al(
)
Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of 
Au and 
Bi is proposed.
Xe ions on proton, deuteron, and carbon targetsSun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.
Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06
被引用回数：5 パーセンタイル：52.72(Physics, Nuclear)理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射によるXeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：8 パーセンタイル：56.2(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
松永 剛; 武智 学; 櫻井 真治; 鈴木 康浩*; 井手 俊介; 浦野 創
Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1113 - 1117, 2015/10
被引用回数：15 パーセンタイル：77.56(Nuclear Science & Technology)JT-60SA is designed and under construction as fully superconducting tokamak under a combined project of the ITER satellite tokamak program of EU-JA (Broader Approach Activities) and the Japanese national program. One of the main purposes of JT-60SA is the steady-state high-beta operation above the ideal no-wall beta limit. To achieve this, we have designed in-vessel coils, thus error filed correction coils (EFCCs) for a correction of magnetic error fields that affect plasma initiation and induce magnetic island locking. We will report the design of the EFCC in JT-60SA from an engineering and a physics points of view.
川島 寿人; 星野 一生; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 井手 俊介; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸
Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S948 - S951, 2011/08
被引用回数：8 パーセンタイル：53.37(Materials Science, Multidisciplinary)工学的要求及びSONICコードによる物理解析に基づきJT-60SAトカマクのダイバータ設計を確定させた。41MW加熱の炉心プラズマでは流出する高熱粒子束がダイバータ板に大きな熱負荷を与えることが予想された。しかし、材料と構造の耐性により許容熱負荷は15MW/m
以下が必須であり、ダイバータ板を垂直化して広域で受け分散低減することで検討した。最終的にダイバータ板にV型コーナーを設け高リサイクリングによる熱負荷低減を計り、燃料(D
)や不純物ガスパフ及びダイバータ排気による熱粒子制御性の最適化を行った。結果は、JT-60Uの約3倍のDガスパフ(1.5
10
s
)により放射冷却、低温高密度化が進み、熱負荷は約10MW/mまで低減できること、その依存性はガスパフ量が110s以上で許容熱負荷内に入ることを示した。低密度で行う非誘導電流駆動では、熱負荷を許容させるためにAr導入が有効であることを明らかにした。一方、ダイバータ排気は最大排気速度100m
/sを整備する予定であり、この範囲内でダイバータプラズマを接触から非接触まで制御できることも明らかにした。
鎌田 裕; Barabaschi, P.*; 石田 真一; 井手 俊介; Lackner, K.*; 藤田 隆明; Bolzonella, T.*; 鈴木 隆博; 松永 剛; 吉田 麻衣子; et al.
Nuclear Fusion, 51(7), p.073011_1 - 073011_11, 2011/07
被引用回数：64 パーセンタイル：92.1(Physics, Fluids & Plasmas)The JT-60SA device has been designed as a highly shaped large superconducting tokamak with variety of plasma actuators (heating, current drive, momentum input, stability control coils, RMP coils, W-shaped divertor, fuelling, pumping etc) in order to satisfy the central research needs for ITER and DEMO. In the ITER- and DEMO-relevant plasma parameter regimes and with the DEMO-equivalent plasma shapes, JT-60SA quantifies the operation limits, plasma responses and operational margins in terms of MHD stability, plasma transport and confinement, high energy particle behaviors, pedestal structures, SOL and divertor characteristics. By integrating advanced studies in these research fields, the project proceeds "simultaneous and steady-state sustainment of the key performances required for DEMO" with integrated control scenario development applicable to the highly self-regulating burning high beta high bootstrap current fraction plasmas.
飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.
JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MBJAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB
発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/mとした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。
飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.
Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07
被引用回数：137 パーセンタイル：97.72(Physics, Fluids & Plasmas)最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。
松川 誠; 菊池 満; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 林 孝夫; 東島 智; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.795 - 803, 2008/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72.86(Nuclear Science & Technology)JT-60SAは、日欧の幅広いアプローチの下で建設する完全超伝導トカマク装置で、ITERや原型炉への貢献を目指している。2007年の両極の国会批准後、実質的には既に建設段階に移行している。JT-60SAは、既存の建屋,電源,プラズマ加熱装置,計測装置などの、JT-60U設備の最大限の有効利用が前提であり、完全に新作する主たる機器は本体装置のみである。最大プラズマは電流5.5MAで、プラズマ主半径3.06m,アスペクト比2.65,非円形度1.76,三確度0.36である。最大プラズマ加熱入力41MW,プラズマ電流のフラットトップ時間は100秒間である。本論文では、トカマク装置本体だけでなく、プラズマ加熱装置や遠隔保守装置の設計などについても言及するとともに、EUとの技術的な議論を踏まえて行った超伝導導体に関する最近の設計変更案などを紹介し、装置の全体像を明らかにする。
飛田 健次; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 櫻井 真治; 林 孝夫; 芝間 祐介; 礒野 高明; 榎枝 幹男; 中村 博文; 佐藤 聡; et al.
Nuclear Fusion, 47(8), p.892 - 899, 2007/08
被引用回数：57 パーセンタイル：86.6(Physics, Fluids & Plasmas)コンパクトな核融合原型炉概念SlimCSについて報告する。この原型炉は通常のトカマク炉と比べると小規模な中心ソレノイドコイル(CS)を採用している点に特徴がある。通常、CSの主要な役割はポロイダル磁束の供給とされるが、これをプラズマ形状制御とみなすことでCSの大幅な小型化が可能であり、これによりトロイダルコイルの軽量化しいては炉本体重量の低減が期待できる。さらに、CSの小型化はプラズマの低アスペクト比(=2.6)化を可能にし、高楕円度,大プラズマ電流化,高ベータ化など炉心プラズマの高出力密度を実現するうえで望ましい条件が整う。この結果、SlimCSはARIES-RSのような先進トカマク炉概念と同規模の炉寸法でありながら、比較的無理のない炉心プラズマ条件でほぼ同等の核融合出力を発生するメリットを持つ。
朝倉 伸幸; 川島 寿人; 清水 勝宏; 櫻井 真治; 藤田 隆明; 竹永 秀信; 仲野 友英; 久保 博孝; 東島 智; 林 孝夫; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 31F, 4 Pages, 2007/00
JT-60SAでは最大41MWの入射パワーで100秒間の運転を予定して設計を進めている。一方、炭素繊維材を使用した強制冷却ダイバータ板への最大熱流負荷は15MW/mであり、現在のトカマク装置を超えた大きな熱流を低減するダイバータ設計が必要となった。さらに、重水素運転を行うため、すべてのダイバータ要素をカセットに納められるよう小型化する必要がある。本発表では、おもに、ITER相似の主プラズマ配位で実験を行うため設計された下側ダイバータの物理設計についてシミュレーション結果を中心に述べる。一般に外側ダイバータへの熱流束が大きいため、ダイバータ板の角度を垂直にするとともにドーム部の排気溝の位置を高くした「V型形状」にすることにより、ストライク点付近の中性ガス圧が増加し非接触プラズマが生成しやすい設計とした。ガスパフを行うことによりダイバータ板への最大熱負荷は8MW/m程度まで低減できる。さらに、ガスパフを増加し放射損失が増加した場合、V型形状ダイバータでは、ストライク点を高くすることにより非接触ダイバータを接触ダイバータへ戻す制御が可能であることを示した。
櫻井 春輔*; 清水 則一*; 芥川 真一*; 吉田 秀典*; 佐藤 稔紀; 山地 宏志*
土木学会論文集,F, 62(4), p.662 - 673, 2006/12
超大深度地下開発のアプローチとなる超大深度立坑は、その重要性を再認識されつつある。しかし、国内石炭産業の縮小に伴い、深度1,000m級の立坑はほぼ20年以上施工されていない。筆者らは超大深度立坑技術の継承と、定量的な立坑設計技術の確立を目的として、過去に施工された超大深度立坑の技術文献調査、及びかつて施工に従事された技術者からの聞き取り調査を実施し、立坑工事において発生する蓋然性の高い崩壊形態を調査した。その結果、立坑における崩壊のほとんどは高抜けと異常地圧による覆工破損の二つに分類されることが明らかとなった。さらに、その発生状況を検証したところ、この二つの現象は同じ原因により発生するものと判断された。
大山 直幸; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 竹永 秀信; 篠原 孝司; 櫻井 真治; 正木 圭; 神谷 健作; 諌山 明彦; 鈴木 隆博; et al.
Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00
トロイダル磁場リップル低減のため、JT-60Uではフェライト鋼を真空容器内に設置した。その結果、加熱用中性粒子ビームの損失低減やトロイダル回転分布の変化が観測されるとともに、改善閉じ込めモードの性能を大幅に向上することに成功した。リップル低減効果の大きい体積の大きな配位では周辺部輸送障壁の圧力が10
15%上昇し、閉じ込め改善度も1015%上昇した。周辺部輸送障壁の幅と勾配をフェライト鋼設置前後で比較して見ると、幅が広くなるとともに勾配も大きくなっており、輸送とMHD安定性の両方が改善していることを示唆している。また、中性粒子ビームの損失低減による実効的な加熱パワーの増加とトロイダル回転の変化に伴う閉じ込め性能改善の結果、高い規格化ベータ値(
)と高いthermal成分の閉じ込め性能(
)の維持時間を伸張することができた。が1程度でが2.3以上の放電を
において23.1秒間(電流拡散時間の12倍程度)維持した。このとき達成した
は2.2以上であり、ITERの標準運転シナリオでの値である1.8を上回っている。
鎌田 裕; 藤田 隆明; 石田 真一; 菊池 満; 井手 俊介; 滝塚 知典; 白井 浩; 小出 芳彦; 福田 武司; 細金 延幸; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.185 - 254, 2002/09
被引用回数：34 パーセンタイル：48.48(Nuclear Science & Technology)JT-60及びJT-60Uは、ITER及び定常トカマク炉実現へ向けた物理基盤を構築することを目的として、炉心級プラズマにおける高総合性能の実証とその維持を目指した運転概念の最適化を行って来た。等価核融合エネルギー増倍率(=1.25)や核融合積(=1.5E21 m-3skeV)の達成に加えて、高い総合性能(高閉じ込め&高ベータ&高自発電流割合&完全非誘導電流駆動)を実証した。これらは、内部及び周辺部に輸送障壁を持つ高ポロイダルベータHモード及び負磁気シアモードで得られた。最適化の鍵は分布及び形状制御である。多様な内部輸送障壁の発見に代表されるように、JT-60/JT-60U研究はプラズマ諸量の空間分布の自由度と制限を強調して来た。各閉じ込めモードの閉じ込め研究に加えて、輸送及び安定性等によって支配されるコア部及び周辺ペデスタル部のパラメータ相関を明らかにした。これらの研究により、高閉じ込めモードのITERへの適合性を実証するとともに残された研究課題を明らかにした。
浦野 創; 鎌田 裕; 久保 博孝; 櫻井 真治; 白井 浩; 滝塚 知典; 波多江 仰紀; 井手 俊介; 藤田 隆明; 福田 武司
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.4, p.239 - 242, 2001/00
重水素プラズマとアルゴンを注入したプラズマを比較することによってELMy Hモードの熱エネルギー閉じ込め性能に及ぼすペデスタル温度の役割を明らかにした。ELMy Hモード時におけるペデスタル構造はコア部の閉じ込めに対する境界条件としての役割を果たすと考えられているが、実際、ペデスタル部の密度や温度は相互に依存しあって変化するために、その境界条件となるファクターを同定することは困難である。本研究では、アルゴン入射のプラズマを用いて、境界条件となる物理量を検出した。ELMy Hモードではプラズマ中心部の熱伝導係数はペデスタル温度の増加ともに低下する傾向が見られた。密度が増加すると、ペデスタル圧力を一定に保つように、ペデスタル温度は低下するが、アルゴンを注入したプラズマはイオン密度が低いため、高いペデスタル温度が得られ、高い閉じ込め性能を実現することを明らかにした。
松永 剛; 武智 学; 櫻井 真治; 井手 俊介; 松川 誠; 大山 直幸; 相羽 信行; 栗田 源一; Ferro, A.*; Gaio, E.*; et al.
no journal, ,
JT-60SA is designed and under construction as fully superconducting tokamak under a combined project of the ITER satellite tokamak program of EU-JA (Broader Approach Activities) and the Japanese national program. One of the main purposes of JT-60SA is the steady-state high-beta operation above the ideal no-wall beta-limit with suppressing resistive wall modes (RWMs). In order to control the RWMs, the RWM control coils and error field correction coils (EFCCs) are to be installed. The current design of these coils composes of 18 sector coils (6 coils in toroidally and 3 coils in poloidally) so as to suppress n=1-3 RWMs and to compensate various error fields. The EFCCs can also be utilized to apply the resonant magnetic perturbation to ergodize the peripheral magnetic field structure to mitigate and avoid the large edge localized modes. The design and analysis of these in-vessel tools for high-beta plasmas on JT-60SA will be presented.
松永 剛; 武智 学; 櫻井 真治; 井手 俊介; 大山 直幸; 松川 誠; 相羽 信行; 浦野 創; 逆井 章; 鎌田 裕; et al.
no journal, ,
JT-60SAでは超伝導コイル群の設置誤差や中性粒子ビーム入射装置の磁気シールドなどにより、数ガウス程度の誤差磁場がプラズマ中心で予想されている。これらの誤差磁場はプラズマ着火やMHD安定性に影響することが考えられるため、その定量的な評価及び誤差磁場補正コイルの設計を現在進めている。同時に誤差磁場補正コイルによりプラズマ周辺で平衡磁場と共鳴する磁場摂動を印加することで、周辺局在モード(ELM)によるダイバータへの熱負荷を制御することも検討している。本講演ではこれらの詳細について紹介する。
川島 寿人; 星野 一生; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 井手 俊介; 朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 東島 智; 仲野 友英
no journal, ,
41MW加熱入力,100秒定常高閉じ込めプラズマを目指し、設計製作が進む先進トカマク装置JT-60SAのダイバータ構造がほぼ確定した。本形状でのダイバータ性能を予測するためダイバータコードSONICを用いて、高密度高ベータ,完全電流駆動及びITER配位を模擬したプラズマでダイバータでの熱粒子制御性を評価した。高密度高ベータプラズマではガスパフと排気によりダイバータプラズマを接触から非接触に制御できること、完全電流駆動プラズマではAr導入によりダイバータ板熱負荷を許容値(15MW/m)内にできること、ITER配位プラズマでも機器の性能範囲で熱粒子制御が可能なことを明らかにした。
松永 剛; 武智 学; 櫻井 真治; 井手 俊介; 浦野 創; 大山 直幸; 逆井 章; 鎌田 裕; JT-60SAチーム
no journal, ,
高
定常運転を目指して建設中のJT-60SAでは、超伝導コイル群の設置誤差や中性粒子ビーム入射装置の磁気シールドなどにより数ガウスの誤差磁場がプラズマ中心で予想されるため、真空容器内に誤差磁場補正コイルの設置を検討している。誤差磁場はプラズマ着火やMHD安定性に影響し、特に高プラズマでは共鳴及び非共鳴磁場ともにMHD安定性への影響が懸念されている。そこでJT-60SAにおける誤差磁場の定量的な評価及び誤差磁場補正コイルの設計を現在進めており、本講演ではこれらの詳細について紹介する。
武智 学; 松永 剛; 栗田 源一; 櫻井 真治; 井手 俊介; 相羽 信行; Bolzonella, T.*; Villone, F.*; JT-60SAチーム
no journal, ,
JT-60Uの次期装置であるJT-60SAの最も重要な課題は高ベータ定常プラズマの維持であるが、そのためには抵抗性壁モード(RWM)の安定化が必須である。RWM安定化に十分な回転を持つプラズマでも、ELMや高速イオン励起MHD不安定性等でRWMが不安定化される現象が観測されている。そのためJT-60SAでは外部コイルを用いたフィードバック制御による安定化を予定している。RWMコイルは18個設置され、コイルはそれぞれ8ターンであり、最大2.5kA/Turn、計20kATの電流を流すことを予定している。摂氏200度にベーキングされる真空容器内で用いるため、ケーブルは無機材を絶縁材に用いたケーブル(Mineral Insulated Cable, MICケーブル)を使用することを予定している。また、RWM制御に必要な1kHz程度の発生磁場に対するシールド効果を低減するためシースをステンレスにした物を開発している。講演ではRWM安定化のターゲットとなる高ベータ定常プラズマの詳細,RWM安定化シミュレーション等について報告する。また、RWM制御コイルにはディスラプション時に最も大きな電磁力がかかるが、ディスラプションシミュレーションコード(DINAコード)を用いた計算結果についての報告を行う。
