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論文

Simulation of dynamics of carbon dust particles in the JT-60U tokamak

田中 康規*; Smirnov, R. D.*; Pigarov, A. Y.*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 上杉 喜彦*; 大野 哲靖*

Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1106 - S1110, 2011/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.54(Materials Science, Multidisciplinary)

トカマク型核融合プラズマ装置の炭素材ダイバータ部には、高エネルギー密度流束が照射されるため、ダイバータ面からカーボンダストが発生する。このカーボンダストの発生は、ダイバータ板・第一壁の損耗,燃料トリチウムの取り込み・放射化,炉心プラズマ中への不純物混入等多くの問題に関与する課題である。このため、このダスト輸送を詳細に把握し制御することが重要である。本報では、ダスト輸送コードDUSTTを改良し、JT-60Uの背景プラズマに対して適用できるようにした。背景プラズマのパラメータはUEDGEコードを用いて計算し、この背景プラズマ中でのダスト粒子の3次元挙動を計算した。本計算においては、ダスト粒子の質量保存,エネルギー保存式も同時に解き、ダスト粒子の半径変化,温度変化も計算している。その結果、ダスト粒子の寿命はその軌道の最終段階でのイオン密度に依存することがわかった。

論文

Release conditions of dust particle from plasma-facing wall in oblique magnetic field

冨田 幸博*; 河村 学思*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*

Journal of Nuclear Materials, 390-391, p.164 - 167, 2009/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.54(Materials Science, Multidisciplinary)

斜行磁場中の垂直なプラズマ対向壁からの球形ダスト粒子の離脱条件を解析的に調べた。ポアソン方程式か、ダストの離脱力を決めるシース電場を求めた。電場は磁場が壁に平行に近くなるほど減少する。一方プラズマ流は適度な斜行磁場中で大きくなる。強磁場中では、離脱可能ダストの半径は磁場入射が壁に鋭角になるほど大きくなる。また弱磁場中では、中間入射角のとき、すべてのダストが離脱できなくなる。

論文

Effect of oblieque magnetic field on release conditions of dust particle from plasma-facing wall

冨田 幸博*; Smirnov, R. D.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*

Contributions to Plasma Physics, 48(1-3), p.285 - 289, 2008/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:24.8(Physics, Fluids & Plasmas)

球形ダスト粒子がプラズマ対向壁から離脱するときの条件に対する斜め磁場の効果を解析的に調べた。解析では、プラズマの磁気プレシースとデバイシースを取り入れた。デバイシース電位降下が大きいとき、壁から離脱するダスト粒子の半径は、磁場の壁入射角度が浅くなるほど、大きくなることがわかった。この半径より小さいダストだけが壁から離脱できる。一方電位降下が小さいとき、磁場の壁入射角度によっては、すべてのサイズのダスト粒子が離脱できなくなることがわかった。この解析結果は、壁から離脱するダストのサイズを、プラズマ密度,温度又は壁バイアス電位で制御できる可能性を示した。

論文

Effect of truncation of electron velocity distribution on release of dust particle from plasma-facing wall

冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 中村 浩章*; Zhu, S.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*

Journal of Nuclear Materials, 363-365, p.264 - 269, 2007/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:37.26(Materials Science, Multidisciplinary)

プラズマ中のダスト粒子の挙動の研究では、プラズマはマクスウェル分布していると通常仮定している。ダスト粒子が導体壁上にあるとき、それを取り囲むプラズマはマクウェル分布と大きく異なっている。この論文では、電子速度分布の先端が切り取られていることにより、球形ダスト粒子がプラズマ対向壁から離脱するための条件がどう影響されるかを調べる。先端切取りの効果により、壁上の電場は、マクスウェル分布のときに比べ大きくなる。この増大された壁上電場のために、重力が壁から離れる向きにあるときのダスト粒子離脱条件領域は小さくなる。

論文

Charging of a spherical dust particle on a plasma-facing wall

冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*

Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1015 - 1018, 2006/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:7.08(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ対向壁上の球状導体ダスト粒子に誘起される電荷について解析的に調べた。外部の非一様電場を軸方向座標の多項式により近似し、境界条件の取り入れのために双曲座標を導入する。この解析結果を導体壁前のデバイシースの非一様電場中にあるダストに適用した。この結果はダストを取り巻くプラズマによる遮蔽効果の解析に有効である。

論文

Gravitational effect on release conditions of dust particle from plasma-facing wall

冨田 幸博*; Smirnov, R.*; 滝塚 知典; Tskhakaya, D.*

Contributions to Plasma Physics, 46(7-9), p.617 - 622, 2006/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:14.69(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ対向壁から球形ダスト粒子が離脱する条件に対する重力の影響を1次元解析により調べた。重力が壁方向に向くとき、ダストの離脱には大きな電場力が必要であり、そのための壁電位閾値が存在する。閾値はプラズマ条件に依存せず、ダスト粒子形状に依存する。壁電位が閾値より大きく、かつダスト粒子半径がある臨界半径より小さなとき、ダストは離脱できる。重力が大きいと臨界半径は小さくなる。プラズマ密度,温度等のプラズマパラメータ及び壁電位を変化させて、壁から離脱するダスト粒子の大きさを制御できることが、この解析結果からわかった。

論文

Two-dimensional simulation study on charging of dust particle on plasma-facing wall

Smirnov, R.*; 冨田 幸博*; Tskhakaya, D.*; 滝塚 知典

Contributions to Plasma Physics, 46(7-9), p.623 - 627, 2006/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:21.58(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ対向壁上に導電性球形ダスト粒子があるときのシース形成について自己無撞着な2次元粒子シミュレーションを行った。ダストの荷電状態のダスト粒子半径依存性及び壁電位依存性を求め、そのシミュレーション結果を簡単な1次元モデルと比較した。1次元モデルの有効性を評価することが可能となった。また、プラズマによるダスト粒子の遮蔽効果を明らかにすることができた。

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