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柴田 欣秀; 諫山 明彦; 松永 剛; 河野 康則; 宮本 斉児*; Lukash, V.*; Khayrutdinov, R.*; JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet), 9(Sp.2), p.3402084_1 - 3402084_5, 2014/06
トカマク装置におけるディスラプション現象ではプラズマ電流が急激に減少する電流クエンチが存在する。この電流クエンチ時にはプラズマ電流の減衰率に比例して真空容器等に電磁力が発生するため、プラズマ電流の減衰を抑制する必要がある。今までの研究においては電流クエンチ初期では電子温度分布の変化が電流減衰時間を決定していることが明らかにされている。本研究では電流クエンチ初期以降のプラズマ電流の減衰に電子温度が与える影響を調べるため、ディスラプションコードDINAを用いて電流クエンチ全体のシミュレーションを実施した。電流クエンチの初期は計測された電子温度分布を、初期以降は仮定した電子温度分布を用いて計算を行った。電子温度が計測できている最後の時刻以降は変化しないと仮定した場合、計測されたプラズマ電流値と近い時間変化が得られた。しかし、電流クエンチ初期以降では電子温度は計測限界値以下まで減少しているため、今回用いた仮定は実際の状況とは異なる。また、プラズマ断面積の振る舞いも実際に評価したものとは異なっていた。プラズマ電流の減少は様々なパラメータが関与するため、電子温度分布の影響を切り分ける必要がある。DINAコードを使用して様々な電子温度モデルで計算することにより、電子温度がプラズマ電流の減衰に与える影響を調査した結果を発表する。
植田 祥平; 角田 淳弥; 柴田 大受; 相原 純; 藤田 一郎*; 大橋 純*; 永石 賢英*; 武藤 剛範*; 沢 和弘; 坂場 成昭
Nuclear Engineering and Design, 271, p.309 - 313, 2014/05
被引用回数：9 パーセンタイル：54.16(Nuclear Science & Technology)空気/水蒸気侵入事故のように設計を超える条件においても、固有の安全性によって環境中への核分裂生成物の放出を抑制できる本質安全高温ガス炉が新たに提案されている。本質安全高温ガス炉においては、空気/水蒸気侵入事故においても黒鉛スリーブと燃料コンパクトと炭化ケイ素(SiC)被覆燃料粒子で構成する燃料棒の形状を維持し再臨界を防止することが重要であり、耐酸化特性を付与した黒鉛材料を適用できればこれが可能となる。本論では、照射試験並びに炉外試験を通じてのSiC傾斜層を有する耐酸化黒鉛の開発と共に、SiCの酸化によって形成され耐酸化性を有する二酸化ケイ素(SiO
)皮膜の形成条件について立案した研究計画について述べる。
柴田 欣秀; 諫山 明彦; 宮本 斉児*; 河上 翔*; 渡邊 清政*; 松永 剛; 河野 康則; Lukash, V.*; Khayrutdinov, R.*; JT-60チーム
Plasma Physics and Controlled Fusion, 56(4), p.045008_1 - 045008_8, 2014/04
被引用回数：3 パーセンタイル：14.10(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのディスラプションにおいて、電流クエンチ初期のプラズマ電流の減衰をディスラプションシミュレーションコード(DINA)と計測された電子温度分布を用いて計算した。電流減衰時間が短い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は既にピークしており、電流クエンチ中にあまり変化しなかった。一方、電流減衰時間が長い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は電流減衰時間が短い放電に比べて広がりを持っており、電流クエンチ中に電子温度分布の収縮が観測された。そのような放電では、プラズマ外部インダクタンスはほとんど変化しないが、プラズマ内部インダクタンスの増加がDINAコードの計算でも観測された。一連の計算により、プラズマ内部インダクタンスの増加は、周辺領域の電子温度が減少し、プラズマ中心に電流が拡散することにより発生していることが分かった。また、本研究ではDINAコードを用いることにより、プラズマ周辺部の電子温度の加熱を用いることによりプラズマ電流の減衰時間を長くする方法を提案した。
河上 翔*; 柴田 欣秀; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 滝塚 知典*; 河野 康則; 岡本 征晃*
Physics of Plasmas, 20(11), p.112507_1 - 112507_6, 2013/11
被引用回数：2 パーセンタイル：8.44(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、ネオンガスパフディスラプションの電流クエンチの初期フェイズにおけるプラズマ電流減衰時間は、内部インダクタンスの増加率によって大きく影響されることが分かっていた。このフェイズにおいて内部インダクタンスが増加する理由を調べるために、電子温度(抵抗率)分布と電流密度分布の時間変化に着目し、数値計算を実施した。その結果、内部インダクタンスが増加する理由を解明した。電流クエンチ開始直後の電流密度分布は、数値計算で得られる定常状態での電流密度分布より広い分布をしており、電流密度分布はその後中心ピークした形へ変化していき、それに伴い内部インダクタンスが増加することを明らかにした。
植田 祥平; 角田 淳弥; 柴田 大受; 相原 純; 藤田 一郎*; 大橋 純*; 永石 賢英*; 武藤 剛範*; 沢 和弘; 坂場 成昭
Proceedings of 6th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2012) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/10
空気/水蒸気侵入事故のように設計を超える条件においても、固有の安全性によって環境中への核分裂生成物の放出を抑制できる本質安全高温ガス炉が新たに提案されている。本質安全高温ガス炉においては、空気/水蒸気侵入事故においても黒鉛スリーブと燃料コンパクトと炭化ケイ素(SiC)被覆燃料粒子で構成する燃料棒の形状を維持し再臨界を防止することが重要であり、耐酸化特性を付与した黒鉛材料を適用できればこれが可能となる。本論では、照射試験並びに炉外試験を通じてのSiC傾斜層を有する耐酸化黒鉛の開発とともに、SiCの酸化によって形成され耐酸化性を有する二酸化ケイ素(SiO)皮膜の形成条件について立案した研究計画について述べる。
柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 大野 哲靖*; 岡本 征晃*; 諫山 明彦; 栗原 研一; 大山 直幸; 仲野 友英; 河野 康則; 松永 剛; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 6, p.1302136_1 - 1302136_4, 2011/10
トカマクで発生するディスラプション時の電流減衰時間のモデルとして、プラズマインダクタンス
とプラズマ抵抗
のみで電流減衰時間を表現する
モデルがその簡便さから使用されている。しかし、過去の著者らの研究において、(1)JT-60Uの密度限界ディスラプションでは電流減衰初期のプラズマインダクタンスの時間変化が電流減衰時間に大きく影響を与えているためモデルは実験結果を再現することができないこと、及び(2)プラズマインダクタンスの時間変化を考慮した「改良モデル」を用いることにより実験結果が再現できることがわかった。また、今回、このモデルの適用範囲が拡大できるか明らかにするため、別の原因で発生したディスラプションに対してモデルの検証を行った。対象としてはJT-60Uで発生した高
ディスラプションのデータを用いた。その結果、前回同様、プラズマインダクタンスの時間変化を考慮することにより実験での電流減衰時間とモデルによる予測値がよく一致することがわかった。このことは、ディスラプションの発生原因が異なる場合でもプラズマインダクタンスの時間変化を考慮した改良電流減衰モデルで電流減衰時間が記述できることを示している。
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：192 パーセンタイル：99.39(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：10 パーセンタイル：54.72(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 岡本 征晃*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 栗原 研一; 仲野 友英; 大山 直幸; 河野 康則; 松永 剛; et al.
Nuclear Fusion, 50(2), p.025015_1 - 025015_7, 2010/01
被引用回数：17 パーセンタイル：52.62(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uのディスラプション時のプラズマ電流の減衰時間を計測データ及び平衡解析から得られた値を用いて詳細に評価した。まず、電子温度を電子サイクロトロン放射及びヘリウムI線強度比から独立に評価し、それぞれの値から得られたプラズマ抵抗値を
モデルに適用して電流減衰時間を算出した。その結果、実験での電流減衰時間が長い(
100ms)領域ではモデルから算出した電流減衰時間は実験値と同程度であるが、電流減衰時間が短くなるにつれモデルでの値が実験値よりも大きくなり、実験での電流減衰時間が10ms程度の領域ではモデルでの値は1桁程度大きく評価されることがわかった。次に、内部インダクタンスをCauchy Condition Surface法により評価するとともに、内部インダクタンスの時間変化を考慮するようにモデルを改良した。その結果、広い電流減衰時間の範囲(10100ms)に渡り実験値と近い値が得られ、内部インダクタンスの時間変化の効果が重要であることがわかった。
畠山 昭一*; 筒井 広明*; 飯尾 俊二*; 嶋田 隆一*; 柴田 欣秀; 大野 哲靖*; 秋山 毅志*; 鈴木 康浩*; 渡邊 清政*
no journal, ,
縦長断面トカマクは閉じ込めがよく高ベータ化に有利であるものの垂直方向に不安定な配位である。特にディスラプション中には垂直移動現象(VDE)が発生し、第一壁損傷の原因となる。われわれはVDE抑制のための非軸対称なサドル形状コイルを提案した。本発表では、原理実証のために設計・製作中の縦長断面な小型トカマク装置について報告する。設計ではまずトロイダル磁場のリップル低減のためにトロイダル磁場コイルの形状、配置を調整した。リップルは閉じ込めを劣化させるので、低リップル領域がプラズマの横幅を規定する。磁性体である加熱・電流駆動用の鉄芯を含んだ磁場の有限要素法解析を行った。本装置ではプラズマサイズを優先し、リップル率2%以下の領域をプラズマ生成領域とした。次にプラズマの非円形度を1.8とし、リップル率から決まる横幅と合わせて、縦長な矩形断面真空容器の寸法を決定した。垂直磁場コイルの位置は、計測ポートへのアクセスがよく、プラズマの縦長化に必要なコイル電流値を小さくするように決定した。垂直位置安定性の指標であるn-indexも計算し、位置制御性の良い円形断面プラズマでの着火電流立ち上げも成立することを確認した。
柴田 欣秀; 松永 剛; 榊原 悟*; 河野 康則; 諫山 明彦; 渡邊 清政
no journal, ,
トカマク装置ではディスラプション発生時に装置に損傷を与える可能性があるため、緩和・回避法の研究が行われている。発表者らはこれまでの研究で、電流減衰初期の電子温度分布の変化がディスラプション時のプラズマ電流の減衰に影響を与えていることを見いだし、電子温度分布を制御することでディスラプションが緩和できる可能性を示した。ディスラプション中に形成される電子温度分布の機構は明らかになっていないが、直前に発生するMHD不安定性がそれらの決定に関連している可能性が高い。そこで、本研究ではディスラプションの発生原因となっているMHD不安定性がディスラプション中の電子温度分布形成にどのような影響を与えているのかをJT-60Uで発生したディスラプション放電を対象に解析し、調査した結果を報告する。
渡邊 清政; 原 雄二郎*; 柴田 欣秀; 嶋田 祥宏*; 中村 裕司*; 諫山 明彦; 宮本 斉児*
no journal, ,
プラズマ電流分布の時間発展特性がディスラプション時に発生するVDEの成長率及びVDE発生時の電流減衰時間の決定機構に与える影響を明らかにすることを目的として、初期平衡や電流クエンチ時の抵抗値の大きさ、その分布を通した電流分布の時間発展特性の違いによるVDEの成長率及びVDE発生時の電流減衰時間の違いを調べた。VDEが発生する放電では、VDE時の平均電流密度がほぼ一定で、プラズマ電流の減衰率はVDEの成長率に強く依存するが、この性質は初期電流分布の違いや抵抗の大きさ、その分布の変化による電流分布の時間発展特性の違いに関わらず、維持されることが解った。また、初期電流分布がピークしているほど、VDE成長率は小さい。抵抗が下がる(温度が上がる)ほど、VDE成長率は小さい。抵抗値が空間分布を持つ(中心ホロー分布を持つ)と、VDE成長率は小さくなることも解った。
柴田 欣秀*; 白石 淳也; 松永 剛; 榊原 悟*; 諫山 明彦; 河野 康則
no journal, ,
ディスラプション直前に発生するMHD不安定性がディスラプション中の電子温度分布の形成にどのような影響を与えるかを調査するために、本研究ではJT-60Uで発生した多量ネオンガスパフディスラプション放電において、実験データ、シミュレーションを用いた実験解析を実施した。その結果、発生するMHD不安定性は同じであるが、放電パラメータの違いにより、MHD不安定性の発生位置、大きさが異なり、ディスラプション発生時の電子温度分布の形成に大きく影響を与え、電流クエンチ時の電流減衰時間に違いが発生していることが判明した。
Np新核異性体の発見とその崩壊特性浅井 雅人; 末川 慶英*; 東 聖人*; 鎌田 裕生*; 戸部 晃久*; Andreyev, A. N.; 廣瀬 健太郎; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 西尾 勝久; et al.
no journal, ,
半減期約9分の新核異性体
Npを発見した。Npは、原子力機構タンデム加速器を用いて
Liビームを
U標的に照射して合成し、オンライン同位体分離装置(ISOL)を用いて質量分離し、特性X線を測定することで同定した。
線シングルス測定, -同時計数測定及び内部転換電子測定を実施した。Npはほとんどが多重極度E4の核異性体転移によって崩壊し、その後M1遷移することから、Npのスピン・パリティを5
と決定した。講演では実験結果の詳細を紹介し、Npの核構造について議論する。
岡本 征晃*; 柴田 欣秀*; 大野 哲靖*; 高村 秀一*; 仲野 友英; 河野 康則; 杉原 正芳*
no journal, ,
トカマクプラズマのディスラプション時に真空容器にかかる電磁力を推定するにはプラズマ電流の減衰時間を正確に定めることが重要で、プラズマをコイルと抵抗からなる閉回路とみたてたL/Rモデルによると、それは電子温度の3/2乗に比例する。ディスラプション発生時には莫大な熱負荷がかかるためラングミュアプローブを挿入して電子温度を定めることは困難である。そこでわれわれは電子温度に敏感な中性ヘリウムの発光線を高時間分解で測定する方法を用いた。熱クエンチ発生直後に、電子温度が急激に低下するのが観測された。この低下した後の電子温度をディスラプション中のプラズマの温度と考え、それと電流消滅時間の関係をデータベース化した。しかし、現状では明確な依存性は見いだされていない。
Np核異性体の崩壊と核構造浅井 雅人; 末川 慶英*; 東 聖人*; 鎌田 裕生*; 戸部 晃久*; Andreyev, A. N.; 廣瀬 健太郎; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 西尾 勝久; et al.
no journal, ,
最近我々が発見した新核異性体Npの核構造を明らかにするための実験を実施した。Npは、原子力機構タンデム加速器を用いてLiビームをU標的に照射して合成し、オンライン同位体分離装置(ISOL)を用いて質量分離した。LX線の測定から半減期を精度良く決定し、LX-同時計数測定により核異性体転移の後に放出される線の観測に成功した。また内部転換電子測定も実施し、遷移の多重極度を決定した。これらの実験結果を基に、Npの励起エネルギー,スピン・パリティ,核構造を明らかにした。
柴田 欣秀*; 渡邊 清政*; 岡本 征晃*; 大野 哲靖*; 諫山 明彦; 栗原 研一; 大山 直幸; 仲野 友英; 河野 康則; 松永 剛; et al.
no journal, ,
トカマク型核融合装置で発生するディスラプション時の電磁力を評価する方法として電流クエンチ時の電流減衰時間の予測が考えられている。電流減衰時間の予測の一般的なモデルとしてモデルという単純なモデルがこれまでに使われてきた。過去の研究において限定的なディスラプション放電でモデル検証が行われ、電流減衰初期においてはモデルは成り立たず、プラズマインダクタンスの時間変化が電流減衰時間に大きく影響を与えていることがわかっている。しかし、さまざまなディスラプション放電でモデルの検証は行われておらず、一般的なモデル検証のためには広いパラメータの放電に対してモデルの検証が必要である。そこで、今回プラズマ表面の安全係数
が4-13、プラズマ断面積
が2.5-4m
という広いパラメータを有したディスラプション放電においてモデルの検証を行った。実際に評価した結果、このように広いパラメータ範囲におけるディスラプションでも各放電において電流減衰初期ではプラズマインダクタンスの時間変化が大きいことがわかった。すなわち、JT-60Uにおけるディスラプション時の一般的な電流減衰モデルにはモデルは適さず、プラズマインダクタンスの時間変化を考慮した電流減衰モデルが適していることがわかった。
柴田 欣秀; 井手 俊介; 藤田 隆明; 諫山 明彦; 渡邊 清政*; 大山 直幸; 栗原 研一; 河野 康則; 杉原 正芳*
no journal, ,
大型トカマク装置のディスラプション時に真空容器等に発生する電磁力は電流減衰時間に反比例して大きくなるため、電流減衰時間の評価が重要となる。本研究では20062008年にJT-60Uで行われた高ブートストラップ電流割合実験、抵抗性壁モード実験中に発生したディスラプションを対象とし、電流減衰時間のプラズマパラメータ依存性について調査した。電流減衰が速い放電ではプラズマインダクタンスの時間変化が10eVを仮定したプラズマ抵抗に比べても56倍程度大きく、プラズマインダクタンスの時間変化が電流減衰時間の決定に大きく関与していることが判明した。また、高ブートストラップ電流割合実験においてディスラプション発生前の電子温度分布を調べたところ、電子温度分布はほぼ同じなのにもかかわらず、電流減衰時間,プラズマインダクタンスの時間変化に24倍程度の違いが生じる場合があることが明らかになった。今回解析した放電ではプラズマパラメータ、放電条件はほぼ同じであるが、このような違いが生じる理由としてはディスラプション前に発生するMHD不安定性のモードや大きさに違いがある可能性があることが判明した。
嶋田 祥宏*; 柴田 欣秀; 中村 裕司*; 渡邊 清政*; 河上 翔*; 宮本 斉児; 諫山 明彦; 松永 剛; 杉原 正芳*
no journal, ,
JT-60Uの高自発電流割合プラズマ放電ではマイナーコラプスという、ディスラプションまでは至らないがプラズマの閉じ込めが一時的に悪くなる現象が多く観測されている。この現象は一旦電流が減少し始めると放電停止まで電流が減衰するメジャーディスラプションとは振る舞いが異なるため、ディスラプション制御の観点から大変興味深い。そこで本研究では、プラズマの時間発展を含むMHD平衡計算コードDINAを用いて、マイナーコラプス時にプラズマ電流の減衰が止まり、そこから反転してプラズマ電流の上昇が起こるメカニズムの解明を目的としている。JT-60Uではプラズマ電流が減衰する過程で、プラズマ電流の減少を防ぐために周回電圧を印加する制御を行っている。そこでJT-60Uのオーミック(F)コイルの電流値を外部から入力できるようにDINAコードの改良を行い、周回電圧の効果を調べた。その結果、周回電圧はプラズマ電流の増加につながっているが実験の電流の増加は再現できず、この現象は他の影響によるものと考えられる。また、マイナーコラプス発生直後の電流減衰においては、電流密度分布の変化が電流減衰に与える影響が大きいことは過去の研究で判明している。そこで本発表では電子温度分布の時間発展と電流密度分布の時間変化の関係性、またそれらが電流の時間発展に与えている影響について調べた。
柴田 欣秀; 諫山 明彦; 松永 剛; 河野 康則; 宮本 斉児*; Lukash, V. E.*; Khayrutdinov, R.*
no journal, ,
JT-60Uのディスラプション実験において、プラズマ電流の減衰をディスラプションシミュレーションコード(DINA)と計測された電子温度分布を用いて計算した。本研究では電子温度が数百eVの分布を持つ電流クエンチ初期と、電子温度が急激に減少するミニコラプス発生後のプラズマ電流を解析した。電流クエンチ初期の解析では、電流減衰時間が違う放電で電子温度の振る舞いが異なっていた。電流減衰時間が短い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は既にピークしており、電流クエンチ中にあまり変化しなかった。しかし、電子温度が非常にピークした分布であるため、プラズマへの急激な電流拡散が発生し、プラズマインダクタンスが大きく増加してプラズマ電流が早く減衰している。一方、電流減衰時間が長い放電では、熱クエンチ直後の電子温度分布は電流減衰時間が短い放電に比べて広がりを持っており、電流クエンチ中に電子温度分布の収縮が観測された。その電子温度の収縮によりプラズマ電流は内部へ拡散するが、最終的な電子温度分布は早い電流減衰に比べて幅広いため、プラズマインダクタンスの変化は小さく、電流減衰時間が長くなっていることがDINAの計算により分かった。電子温度が急激に減少するミニコラプス発生後については、そのように低い電子温度(100eV以下)ではプラズマ抵抗によりプラズマ電流が減衰することがわかった。
