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論文

Spatio-temporal evolution of the L$$rightarrow$$H and H$$rightarrow$$L transitions

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Fedorczak, N.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Malkov, M.*; Lee, C.*; 小菅 祐輔*; Tynan, G. R.*; Xu, G. S.*; Estrada, T.*; et al.

Nuclear Fusion, 53(7), p.073044_1 - 073044_10, 2013/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:72.75(Physics, Fluids & Plasmas)

L$$rightarrow$$H, H$$rightarrow$$L遷移の理解はITER運用の成否に重要である。この論文で我々は新たな理論モデル研究を紹介して、遷移の時空間ダイナミクスを調べる。ここで帯状流の役割、そしてダイナミクスと輸送しきい値の間にあるマクロとミクロの接続について強調する。モデルは5場で、簡略化された座標系で、時間と1次元の空間発展を解く。この論文の内容は次の通りである。(a)モデルの基礎方程式とL$$rightarrow$$I$$rightarrow$$H遷移の時空間発展、(b)$$nabla$$Bドリフトの非対称性で輸送しきい値が変化することの物理的な説明、(c)熱雪崩現象がL$$rightarrow$$I$$rightarrow$$H遷移のしきい値変位に与える影響、(d)H$$rightarrow$$L逆遷移のダイナミクスとヒステリシスの物理。

論文

Spatio-temporal evolution of the H$$rightarrow$$L back transition

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Schmitz, L.*; McDonald, D. C.*; Estrada, T.*; G$"u$rcan, $"O$. D.*; Tynan, G. R.*

Physics of Plasmas, 20(6), p.062304_1 - 062304_9, 2013/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:64.87(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERでは、輸送閉じ込め状態が改善するL$$rightarrow$$H遷移が発生する臨界近傍の加熱パラメータを選択する。装置サイズは巨大であるので、装置全体の制御は困難である。したがって、プラズマ閉じ込め状態の改善に関する研究では、H$$rightarrow$$L逆遷移も考慮しなければならない。本研究では簡約化された1次元メゾスケールモデルを用いて、ELMの無い状態でのH $$rightarrow$$L逆遷移のダイナミクスを調べた。モデル計算により、乱流の拡散現象がH$$rightarrow$$L逆遷移を引き起こす重要なプロセスであることが分かった。逆遷移現象には乱流とプロファイルを結ぶフィードバック機構が存在する。加熱を緩やかに減少させた場合、Iフェイズと呼ばれるL$$rightarrow$$H遷移前に見られる乱流揺動の振動現象が発生した。一方、急激な加熱減少の場合の挙動はよりバースト的である。IフェイズはHモードの乱流が残存するペデスタルの上部に現れる。ヌセルト数を用いて、プロファイル勾配に対するヒステリシスを特徴付けた。温度勾配に対する密度勾配の発展を追跡することで、相対ヒステリシスが記述できて、これがペデスタルのプラントル数に依存することがわかった。Hモードの密度勾配はHモードの温度勾配よりもより残存しやすいことが想定される。

論文

ITER test blanket module error field simulation experiments at DIII-D

Schaffer, M. J.*; Snipes, J. A.*; Gohil, P.*; de Vries, P.*; Evans, T. E.*; Fenstermacher, M. E.*; Gao, X.*; Garofalo, A. M.*; Gates, D. A.*; Greenfield, C. M.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(10), p.103028_1 - 103028_11, 2011/10

 被引用回数:33 パーセンタイル:80.06(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERのテストブランケットモジュールが作ると思われる誤差磁場の影響を調べる実験をDIII-Dにおいて実施した。プラズマ回転とモードロッキング,閉じ込め,LH遷移,ELM安定化,ELMとHモードペデスタル特性,高エネルギー粒子損失等を調べた。実験では、ITERの1つの赤道面ポートを模擬する3つ組のコイルを1セット使用した。その結果、ITERのTBMが作る誤差磁場のためにITERの運転が妨げられるような結果は得られなかった。一番大きな変化はプラズマ回転を減速させるものであり、非共鳴ブレーキング効果によってプラズマ全体の回転が50%程度減少した。密度や閉じ込めへの影響は、回転の影響の1/3程度である。これらの影響は、プラズマ圧力の高いプラズマや回転の低いプラズマで顕著である。それ以外の影響は軽微であった。

口頭

Results of ITER test blanket module mock-up experiments on DIII-D

Snipes, J. A.*; Schaffer, M. J.*; Gohil, P.*; de Vries, P.*; Fenstermacher, M. E.*; Evans, T. E.*; Gao, X. M.*; Garofalo, A.*; Gates, D. A.*; Greenfield, C. M.*; et al.

no journal, , 

磁性体で作られているITERのテストブランケットモジュール(TBM)が作る誤差磁場がプラズマ運転と性能へ与える影響を調べる実験をDIII-Dで実施した。ポロイダル磁場とトロイダル磁場を作る一組のコイルをプラズマ近傍の水平ポートに設置した。TBMコイルは、トロイダル磁場リップルとの総和で5.7%という局所磁場リップルを作り出すことが可能で、この値は1.3トンのITER用TBMが作る局所磁場リップルの4倍に相当する。実験では、トロイダル回転の減少はリップルに敏感であるが、閉じ込め性能への影響では、3%以上の局所磁場リップルで15-18%の減少、1.7%以下では影響はほとんど見られないことがわかった。

口頭

1次元モデルにおけるL-H, H-L遷移の時空間発展

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Schmitz, L.*; McDonald, D. C.*; Gurcan, O.*; Tynan, G. R.*

no journal, , 

ITERでは、輸送閉じ込め状態が改善するL-H遷移が発生する臨界近傍の加熱パラメータを選択する。装置サイズは巨大であるので、装置制御は限定的となる。したがって、プラズマ閉じ込め状態の改善に関する研究では、H-L逆遷移も考慮しなければならない。本研究では簡約化された1次元メゾスケールモデルを用いて、ELMのない状態でのH-L逆遷移のダイナミクスを調べた。モデル計算により、乱流の拡散現象がH-L逆遷移を引き起こす重要なプロセスであることが分かった。逆遷移現象には乱流とプロファイルを結ぶフィードバック機構が存在する。加熱を緩やかに減少させた場合、Iフェイズと呼ばれるL-H遷移前に見られる乱流揺動の振動現象が発生した。一方、急激な加熱減少の場合の挙動はよりバースト的である。IフェイズはHモードの乱流が残存するペデスタルの上部に現れる。ヌセルト数を用いて、プロファイル勾配に対するヒステリシスを特徴付けた。温度勾配に対する密度勾配の発展を追跡することで、相対ヒステリシスが記述できて、これがペデスタルのプラントル数に依存することがわかった。Hモードの密度勾配はHモードの温度勾配よりもより残存しやすいことが想定される。

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