Development of magnetic sensors for JT-60SA

武智 学; 松永 剛; 櫻井 真治; 笹島 唯之; 柳生 純一; 星 亨*; 川俣 陽一; 栗原 研一; JT-60SAチーム; Nishikawa, T.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 96-97, p.985 - 988, 2015/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.06.108

JT-60SA, which has fully super conducting coils, is under construction in order to demonstrate and develop steady-state high beta operation for supplement ITER toward DEMO. Three types of coils will be installed in the vacuum vessel for resistive wall mode (RWM) control, error field correction and also for edge localized mode (ELM) control. Biaxial magnetic sensors have been developed, because 3D information of magnetic configuration is necessary for these controls. Also, redesigned magnetic sensors for basic information of JT-60SA plasma, e.g. one-turn loop, Rogowski coils, diamagnetic loop and saddle coils have been developed, because manufacture and installation of these sensors are much more difficult for JT-60SA than those for JT-60U. The design and the specification of the magnetic sensors for JT-60SA will be reported from engineering and physics aspects.

Safe disassembly and storage of radioactive components of JT-60U torus

池田 佳隆; 岡野 文範; 花田 磨砂也; 逆井 章; 久保 博孝; 秋野 昇; 千葉 真一; 市毛 尚志; 神永 敦嗣; 清野 公広; et al.

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2018 - 2023, 2014/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.12.017

JT-60U本体の解体は、18年間の重水素運転の後、2009年から開始し、2012年10月に終了した。JT-60本体は電磁力に耐えるため複雑で溶接構造を有しており、機器は放射化している。本解体作業は、日本で初めての放射化した核融合装置の解体であり、注意深く実施された。約3年間で、約41,000人日の作業を行い、解体品総数は約13000個、総重量は5400トンに達した。全ての解体品は線量当量率等の測定を行っており、ほとんどの解体品は、将来、クリアランス検認を行えば、非放射化物となると期待できる。この解体が終了し、JT-60SAの組立が2013年1月から開始した。

JT-60本体装置及び本体付帯設備の解体

岡野 文範; 市毛 尚志; 三代 康彦; 神永 敦嗣; 笹島 唯之; 西山 友和; 柳生 純一; 石毛 洋一; 鈴木 宏章; 小室 健一; et al.

JAEA-Technology 2014-003, 125 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2014-003.pdf:13.32MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60)のトカマク本体及び周辺設備の解体(総重量として約5,400トン)は、平成21年度から着手し平成24年度(平成24年10月)に完遂した。JT-60は、日欧共同で進めるサテライト・トカマク計画として、長パルス化と高圧力プラズマを目指した超伝導核融合実験装置JT-60SAに改修するため、JT-60トカマク本体及び周辺設備を解体・撤去する必要があった。JT-60解体は、核融合実験装置として放射線障害防止法に基づいて実施した唯一のものである。解体にあたり、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の補強溶接部の切断と真空容器の2分割は、工程的,技術的に大きな課題であったが、それぞれの解決策を見出して作業を進め、平成24年10月に3年にわたる解体を無事故・無災害で完遂することができた。本報告書は、JT-60本体装置及び本体付帯設備の解体について詳細をまとめたものである。

JT-60解体に伴う内部タイルの取外し報告

柳生 純一; 三代 康彦; 笹島 唯之; 逆井 章; 柴沼 清

平成22年度熊本大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2011/03

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、国内で初めてとなる核融合装置の解体作業に取り組んでいる。高温プラズマに直接曝される臨界プラズマ試験装置(JT-60U)の真空容器の内部には、保護用のタイル約1.2万枚が取り付けられており、JT-60の解体作業に先立って、RIでもある内部タイルの撤去が必要となった。しかし、内部タイルの中には共同研究で使用する研究用タイルも含まれており、選別しながらすべてを撤去するには多額の経費が必要となり、予算確保が極めて困難な状況となっていた。このために、JAEAでは、約半年かけて自営で撤去作業を実施した。作業では、まず、約2千枚の研究用タイルを採取・保管し、次に、483人/44日、実質人員59名をかけて約1万枚のタイルを取外して、合計61本のドラム缶に収納した。徹底した作業管理と作業者のローテーションを行うことで、経費削減のみならず計画工期を約1か月短縮し、そのうえ作業者の最大被ばく線量を極めて低く抑えることにも成功した。

Fuelling characteristics of supersonic molecular beam injection in JT-60U

竹永 秀信; 三代 康彦; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; 浦野 創; 朝倉 伸幸; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣

Nuclear Fusion, 50(11), p.115003_1 - 115003_10, 2010/11

https://doi.org/10.1088/0029-5515/50/11/115003

JT-60Uにおいて超音速分子ビーム入射による粒子供給に成功した。パルス入射に対応した主プラズマでの密度上昇が観測された。供給効率は背圧や入射方向(低・高磁場側)に大きく依存しないことを明らかにした。同程度の密度まで到達するために必要な供給量は、ガスパフに比べて小さい。ペレット入射と比較すると、供給位置が浅いにもかかわらずほぼ同じである。時間分解能0.167msの高速カメラで測定した発光分布は、背圧6気圧の方が広がっているが、6気圧と2気圧では同程度の侵入位置を示している。この観測結果は、供給効率の弱い背圧依存性と矛盾しない。発光が示す電離領域の先端は、最初のフレームと2番目のフレームを比べると内側に侵入しており、2番目のフレームではセパラトリックスの直ぐ内側近傍に達している。電離領域は、ビームの大きさから十分に拡大しており、拡大度も2番目のフレームで大きくなっている。この結果は、超音速分子ビームとプラズマの相互作用が、超音速分子ビーム入射による粒子供給分布に大きく影響していることを示している。

Characteristics of internal transport barrier under reactor relevant condition in JT-60U weak shear plasmas

竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; 坂本 宜照; 神谷 健作; 三代 康彦; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣; et al.

Proceedings of 22nd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/10

http://www-pub.iaea.org/mtcd/meetings/fec2008/ex_p3-2.pdf

JT-60Uの弱磁気シアプラズマにおいて炉心条件である周辺粒子供給と電子加熱条件下での内部輸送障壁(ITB)特性を調べた。高磁場側ペレット又は超音速分子ビーム(SMBI)による周辺粒子供給により、高密度領域において高閉じ込め状態を維持することに成功した。周辺粒子供給でも中心のイオン温度は減少しており、減少幅はITB内側で増加している。SMBIの場合、このITB内側でのイオン温度減少幅の増加は、パワーバランス解析から評価したイオンの熱拡散係数を用いて計算した冷熱パルスの伝搬で説明可能であった。入射周波数や侵入長を最適化することにより、減少したイオン温度が回復し高いペデスタル圧力と強いITBが維持されている。イオン温度ITBの劣化は、電子温度分布の硬直性が強い場合に電子サイクロトロン加熱時にも観測されている。この時、イオンの熱拡散係数は電子の熱拡散係数とともに増加しており、イオンと電子の熱輸送の関連を示している。一方、電子温度分布の硬直性が弱い場合には、イオン温度ITBは変化しないか、もしくはさらに成長することが観測された。密度揺動レベルの変化は小さいが、イオン温度ITBが劣化する場合は密度揺動の径方向相関長が長く、変化しない場合は短くなっていることが観測された。このことは、密度揺動の変化を通してITBの特性が変化していることを示唆している。

電磁気検出器の開発; 積層型電磁気プローブのJT-60Uへの適用とその結果(共同研究)

柳生 純一; 笹島 唯之; 三代 康彦; 榊原 悟*; 川俣 陽一

JAEA-Technology 2007-015, 27 Pages, 2007/03

JAEA-Technology-2007-015.pdf:2.94MB

臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、電磁気検出器の信号をもとにプラズマ位置・形状のフィードバック制御を行っている。この電磁気検出器は製作コストが高く、次期装置への利用に対してはコストの低減化が求められている。一方、核融合科学研究所では、3軸方向の磁場成分を同時に計測可能で、軽量・コンパクト、かつ安価な電磁気検出器を開発して、大型ヘリカル装置(LHD)の電磁気計測に使用している。今回、日本原子力研究開発機構と核融合科学研究所との共同研究に基づいて、LHDで使用されている電磁気検出器のトカマク装置での適用の可能性を探るため、JT-60U用に本電磁気検出器の取り合い部を製作し、試験的に第一壁直下に設置した。JT-60実験放電を利用して既設の電磁気検出器との比較検討を行った。出力信号の妥当性やディスラプション時における耐振動性,耐放射線性等について調べた。その結果は良好であり、トカマク装置環境下においても十分に使用できる見通しを得た。

JT-60Uにおけるトロイダル磁場リップル低減用フェライト鋼タイルの設計と設置

笹島 唯之; 正木 圭; 櫻井 真治; 芝間 祐介; 林 孝夫; 鈴木 優; 高橋 龍吉

平成18年度名古屋大学総合技術研究会装置技術研究会報告集, p.148 - 151, 2007/03

臨界プラズマ試験装置JT-60Uでは、トロイダルコイルの強い磁場でプラズマを閉じ込めている。トロイダルコイル磁場はコイルの直下で強くなり、コイル間では弱くなる。このような強弱を磁場リップルと言い、プラズマの閉じ込め性能に影響を及ぼす。そこで、プラズマの閉じ込め性能向上を目的に磁場リップルを抑える効果のある磁性体のフェライト鋼をタイル形状にして真空容器内に設置した。設置したフェライト鋼タイルは1122枚。真空容器をプラズマから保護している炭素素材で作られた第一壁タイルをフェライト鋼タイルに交換した。本研究会では、フェライト鋼タイル設置に関する技術的な難しさや、低コスト化を考慮した設計、並びに据え付け時における問題とその対策等について報告するとともに、設置後1年間を経過したフェライト鋼タイルの状態を踏まえ、その成果と今後の技術的課題について報告する。

Impacts of particle fuelling on confinement and pedestal parameter in JT-60U

竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; 神谷 健作; 三代 康彦; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 平塚 一; 市毛 尚志; et al.

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

http://epsppd.epfl.ch/Roma/pdf/P4_112.pdf

核融合炉では、高密度にて高閉じ込め状態を実現することが必要であり、そのためには高効率・高信頼性の粒子供給システムの確立が重要である。本発表では、ペレット入射及びガスパフによる粒子供給時のプラズマ閉じ込めとペデスタル特性、及び新粒子供給装置(改良ペレット入射装置,ガスジェット装置)の開発について報告する。高磁場側ペレット入射では、ペレットの侵入長は、=0.1-0.3と評価された。この侵入距離は、中性ガス遮蔽モデルによるペレット溶発の計算結果より長く、ペレット溶発雲のドリフトを考慮したSMARTモデルの計算と一致した。高モードプラズマに高磁場側からペレットを入射した結果、 0.7で 2を得た。一方、ガスパフを使用した場合は、0.6では1.6以下に低下した。ペデスタル圧力もペレット入射時の方が高い。ガスパフの有無に対しては、ペレット入射によるコールドパルスの伝搬にも違いが見られた。ガスパフ無しの場合は、内部輸送障壁で温度低下量の増加が観測されたが、その内側にはコールドパルスが伝搬しなかった。ガスパフ有りの場合は、中心部までコールドパルスの伝搬が観測され、温度分布の硬直性が強い。さらに、ペレット入射装置の長時間化,カダラッシュ研究所との研究協力にて設置したガスジェット装置の開発について報告する。

積層型プローブのJT-60設置

笹島 唯之; 柳生 純一; 三代 康彦; 宮 直之; 榊原 悟*

KEK Proceedings 2003-16 (CD-ROM), 4 Pages, 2004/02

臨界プラズマ試験装置(JT-60U)の電磁気検出器は高価であり、今後、実験運転により破損した場合の交換や次期装置への適用を考慮すると低コスト化が要求される。一方、核融合科学研究所(NIFS)ヘリカル型核融合装置(LHD)で使用されている電磁気検出器(積層型プローブ)は、コンパクトで低コストでの製作が可能であり、プラズマディスラプション時の耐震性の問題を除けばそのままJT-60U環境下で使用が期待できる。そこで、JT-60UとNIFSの共同研究の一環として専用ケースを製作し耐震性を向上させた電磁気検出器の製作に着手しJT-60Uへの適用性を検討した結果、JT-60Uでも十分使用できることを確認し、今後製作する電磁気検出器のコスト低減化に見通しをつけた。