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末岡 通治
平成25年度核融合科学研究所技術研究会報告書(CD-ROM), p.251 - 258, 2014/02
国際熱核融合実験炉「ITER]のサテライトトカマク装置として日欧が共同で実施する「JT-60SA」計画を実現するためには、プラズマ放電のための実験放電シーケンス全体を司る「JT-60SA統括制御システム」とプラズマの平衡状態を制御し長時間維持する「実時間プラズマ平衡制御システム」の開発が必要不可欠である。中でも垂直方向に不安定性を持つプラズマを高速で制御する実時間プラズマ平衡制御システムでは、プラズマやその周辺機器から得られる計測データを高速かつ高精度で取得することが求められており、JT-60SAではJT-60U期からの既設データ収集システムに代わる新たなシステムの開発が急務となっている。そこで、JT-60SAのプラズマ実験放電での利用を想定した実時間データ収集システムの1つとして開発した「LabVIEWを用いたJT-60SAデータ収集システム」について報告する。
中村 一男*; Jiang, Y.*; Liu, X.*; 御手洗 修*; 栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; 長谷川 真*; 徳永 和俊*; 図子 秀樹*; et al.
Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.1080 - 1084, 2011/10
被引用回数：4 パーセンタイル：32.59(Nuclear Science & Technology)CCS (Cauchy Condition Surface) method is a numerical approach to reproduce plasma shape, which has good precision in conventional tokamak. In order to apply it in plasma shape reproduction of ST (Spherical Tokamak), the calculation precision of the CCS method in CPD (
= 0.25 T, 
= 0.3 m, 
= 0.2 m) has been analyzed. The precision was confirmed also in ST and decided to be applied to QUEST ( = 0.25 T, = 0.68 m, = 0.40 m). In present stage from the magnetic measurement, it is known that the eddy current effect is large in QUEST experiment, and there are no special magnetic measurements for eddy current now, so some proper model should be selected to evaluate the eddy current effect. The eddy current density by not only CS (Center Solenoid) coil but also plasma current is calculated using EDDYCAL (JAEA), the eddy currents are taken as unknown variables and solved together with plasma shape reconstruction. The result shows that the CCS method with eddy current adjustment achieves stable, accurate reconstruction of plasma shape in application to QUEST.
坂田 信也; 山口 退二; 杉村 徹; 小湊 俊治; 川俣 陽一; 戸塚 俊之; 佐藤 稔; 末岡 通治; 内藤 磨
Fusion Science and Technology, 60(2), p.496 - 500, 2011/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)JT-60SAにおいて定常運転を実現するためには、さまざまなプラズマ計測装置からの入力信号を用いたフィードバック制御が必須である。この機能を実現するため、汎用のパーソナルコンピューターにINtimeという実時間オペレーティングシステムを搭載し、実験放電に同期して、複数の計測装置のデータを収集可能なシステム(RTDS)を設計検討中である。また、JT-60SAにおいては100秒以上の長時間放電が予定されており、実験放電中に各計測装置から収集したデータを実時間で表示可能なデータモニタリング機能が必要となる。これらの機能も、前述したRTDSを活用することで実現可能である。本論文では、新システムでの性能評価について報告する。
川俣 陽一; 杉村 徹; 山口 退二; 末岡 通治; 坂田 信也; 戸塚 俊之; 佐藤 稔; 小湊 俊治; 内藤 磨
Fusion Science and Technology, 60(2), p.491 - 495, 2011/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)JT-60 Real Time Control System (RTCS) is mainly composed of a workstation for control program development and a VME-based real time controller using a Real Time OS (RTOS) "VxWorks", many of whose control functions have been modified with the progress of JT-60 plasma experiments until now. The "VxWorks" is the most commonly used RTOS in the embedded system markets. However, the introduction cost seems too much higher than those of other RTOSs. In JT-60SA control system, basically, the existing system is required to be reused efficiently. Therefore, we are planning to choose another RTOS instead of "VxWorks". As a next RTOS, the following requirements have to be satisfied: (a) It shall be more cost-efficient than the existing one. (b) It employs a general-purpose Personal Computer (PC). For all of these reasons, we have chosen "INtime (for Windows)" as RTOS and begun the development of JT-60SA RTCS with a general-purpose PC in which "INtime" is installed. In this report, the developmental status of JT-60SA control system will be described.
末岡 通治; 坂本 健作; 重森 祐志*
平成22年度熊本大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 6 Pages, 2011/03
JT-60SAの実験放電は、国内外の研究機関と共同で実施することも計画している。これは、ネットワークを介した研究者の実験参加を想定したものである。遠隔地から実験運転に参加する研究者にとって、自身の研究機関に居ながらにして実験サイトと同じプラズマ形状CG動画や放電パラメータを実時間で観察できるシステムは、有益なツールとして期待されている。そこで、既存JT-60Uプラズマ断面形状CG動画再生システムをベースにして、WEB回線でライヴ配信するシステムの試作を行った。本件では、その内容について報告する。
吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 末岡 通治; 川俣 陽一; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕; JT-60チーム
Fusion Engineering and Design, 84(12), p.2206 - 2213, 2009/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72.88(Nuclear Science & Technology)イオン温度とプラズマ回転計測の高度化及び実時間制御を目的に、まず、これまでの時間分解能を約1桁向上した高速荷電交換再結合分光装置を開発し、実時間でイオン温度とプラズマ回転速度の導出を可能にした。本計測器は、空間30点のイオン温度とプラズマ回転速度を2.5msで計測でき、そのうち任意の空間4点の値を実時間処理している。さらに制御ロジックの開発を行い、実際に空間2点間のイオン温度勾配の実時間制御を実施し、目標値に追随した計測値が得られ、イオン温度の内部輸送障壁の強さを制御することに成功した。さらに、広いダイナミックレンジにわたるトロイダル回転速度の実時間制御に世界で初めて成功した。
鈴木 隆博; 大山 直幸; 諫山 明彦; 坂本 宜照; 藤田 隆明; 井手 俊介; 鎌田 裕; 内藤 磨; 末岡 通治; 森山 伸一; et al.
Nuclear Fusion, 49(8), p.085003_1 - 085003_8, 2009/08
被引用回数：8 パーセンタイル：30.72(Physics, Fluids & Plasmas)定常運転が必要とされる核融合炉にとって必須でありながら実現が困難であった定常性と経済性を同時に有するプラズマの開発に関する成果を報告する。定常性に関しては、(1)トランスの原理によらない完全非誘導電流駆動状態でかつ(2)プラズマの安定性を決定する電流分布の定常状態を実現し、しかも経済性にとって重要な二つの条件,(3)高い自発電流割合50%以上,(4)比較的低い安全係数q95=5.8を満たすプラズマを世界で初めて開発した。この領域は国際熱核融合実験炉(ITER)の定常運転シナリオで想定される領域であり、このような定常運転領域が存在するかは実証されていなかった。開発したプラズマは到達できる圧力の強い制限となるポロイダル=トロイダルモード数が1/1, 3/2, 2/1の電磁流体力学的(MHD)不安定性に対して安定となる適切な電流分布を高周波電流駆動及び中性粒子ビーム電流駆動により実現し維持しているという特筆すべき特徴を有する。このため達成した圧力(規格化圧力1.6)はMHD不安定性には制限されておらず、完全非誘導電流駆動が実現できる電流駆動パワーと高周波がプラズマに侵入できる密度により制限されている。上記の成果を得る過程では、電流分布が定常状態に達成していないプラズマも得られた。そのようなプラズマでは電流分布が変化することによってMHD不安定性の発生が観測された。これにより電流分布の定常性が重要であることを明確に示した。
坂田 信也; 清野 公広; 佐藤 稔; 小湊 俊治; 末岡 通治; 細山 博己; 川俣 陽一
Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1680 - 1683, 2009/06
被引用回数：1 パーセンタイル：10.22(Nuclear Science & Technology)JT-60データ処理設備実時間処理計算機(RTP)は、JT-60における実時間帰還制御系ループの一部であり、1997年のシステム運用開始移行、JT-60実験放電で生成されるプラズマの高性能化に対応するため、実時間帰還制御時のパラメータとなる計測データ収集項目の追加や演算処理の高速化等、システム改良,機能拡張を継続的に実施してきた。しかし、現システムでは、CPUの処理能力、及びシステムの老朽化等の問題から、さらなる改良が困難な状況になりつつある。本報告では、これまでのシステム開発,改良,機能拡張に得られた知見、及び現システムにおける課題から得られたシステム要件を基盤とした次期システム設計案、及びプロトタイプシステムの開発による現システムの改良について報告する。
栗原 研一; 川俣 陽一; 末岡 通治; Wang, F.*; 中村 一男*; 御手洗 修*; 佐藤 浩之助*; 図子 秀樹*; 花田 和明*; 坂本 瑞樹*; et al.
九州大学応用力学研究所RIAMフォーラム2008講演要旨, p.66 - 69, 2008/06
JT-60で開発したプラズマ最外殻磁気面の同定法であるコーシー条件面(CCS)法は、穴の開いた特異性のある真空場の厳密解を基本とし、電磁気センサー信号を用いて精度よくプラズマの断面形状を同定できる。このCCS法を九州大学で平成20年度より稼動計画のプラズマ境界力学実験装置QUEST(Q-shu University Experiment with Steady State Spherical Tokamak)のプラズマ平衡実時間制御へ適用し、高精度にプラズマ断面形状を再構築することを確認した。本発表は、QUESTに対して、JT-60での経験に基づいた実時間制御システム構成や実時間プラズマ形状再構築手法の提案における一連の検討結果報告である。
末岡 通治; 戸塚 俊之; 川俣 陽一; 栗原 研一; 関 暁之
Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.283 - 286, 2008/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)核融合実験装置を安全かつ効率的に運転するには、実験運転に携わる運転員にその時々でタイムリーな情報を提供する必要がある。そこで、中央制御室の前面に大型液晶モニタを新規設置し、この画面に実時間プラズマ映像や放電シーケンスの進行状況,放電スケジュール,各設備の警報の有無など、さまざまな情報画面を自動表示する全く新しいシステムを開発することとした。このシステムは放電シーケンスに従ってこれらの画面を自動的に切り替えることができ、また運転者の任意のリクエストに応じた画面を出力することもできる。本発表では、本システムの設計の現状について報告し、また機能向上など将来の実験利用に向けた展望についても触れる。
川俣 陽一; 内藤 磨; 清野 公広; 伊丹 潔; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 佐藤 朋樹; 大島 貴幸; 坂田 信也; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.198 - 201, 2008/04
被引用回数：3 パーセンタイル：23.55(Nuclear Science & Technology)ITERの幅広いアプローチとして超伝導化されるJT-60SAの設計が開始され、制御システムについては既存システムを最大限再利用しつつ、次の各項目それぞれに新しい考え方を創出適用し先進的な統括制御システムを構築することを目指して検討している。(1)高精度タイミングシステム,(2)先進的放電シーケンス制御システム,(3)高機能実時間制御システム,(4)ハードワイヤード保護インターロックシステム,(5)制御プログラム形式放電条件システム,(6)先進的データベースシステム。本発表では、JT-60SA統括制御システムの特徴である上記システムの重要ポイントについて概念設計の検討内容を報告する。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 石川 正男; 関 正美; 松永 剛; 波多江 仰紀; 内藤 磨; 濱松 清隆; et al.
Nuclear Fusion, 48(4), p.045002_1 - 045002_9, 2008/04
被引用回数：39 パーセンタイル：80.89(Physics, Fluids & Plasmas)高
プラズマにおいて高い閉じ込めと安定性のための電流分布の最適化を目指して、周辺電流駆動を用いた安全係数最小値
の実時間制御システムを開発した。低域混成波の入射パワーを制御することで、時間的に変化する目標値にそってを1.3から1.7まで制御した。本制御を新古典テアリングモード(NTM)のある高放電に適用したところ、安全係数最小値が2を超えたときにNTMと共鳴する磁気面が消えてNTMは安定化され蓄積エネルギーは16%上昇した。さらに、周辺部での中性粒子ビーム電流駆動(NBCD)による駆動電流分布を初めて測定した。モーショナルシュタルク効果計測によると駆動電流は周辺部に空間的に局在しており、中性子放出分布計測によっても同様の結果を得た。NBCD電流総量はACCOMEコードによる理論計算と合う一方で、電流駆動位置は計算結果より外側にずれていることが明らかになった。
末岡 通治; 川俣 陽一; 栗原 研一; 関 暁之
JAEA-Technology 2008-021, 23 Pages, 2008/03
JAEA-Technology-2008-021.pdf:10.47MB
プラズマ映像は、実験放電がどのようなものかを直接知るために最も効率的な手段の一つである。JT-60のプラズマ映像は、プラズマを撮影する可視テレビ映像とプラズマ断面CG映像,磁場揺動信号を音声として加えた動画が放電ごとに放映されている。このプラズマ映像を広く実験放電の評価に利用するために、新たにプラズマ映像データベースシステムを開発した。このシステムの特徴は、放電シーケンスに従って自動的にプラズマ映像を記録・保存・管理し、さらに、WEBサーバーを介して放電映像データをネットワーク配信することができる。特に、大幅な経費の節減を目指して最も割高感の大きい従来使用して来たリアルタイムOSを使用しない実時間システムの開発に取り組み、汎用的なWindows OS下で動作させることに成功している。本報告では、本システムの設計・製作にかかわる詳細とシステムの稼動結果について報告する。
竹永 秀信; 久保 博孝; 末岡 通治; 川俣 陽一; 吉田 麻衣子; 小林 進二*; 坂本 宜照; 飯尾 俊二*; 下村 浩司*; 市毛 尚志; et al.
Nuclear Fusion, 48(3), p.035011_1 - 035011_6, 2008/03
被引用回数：3 パーセンタイル：13.2(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、DT核融合反応率の温度依存性を考慮した燃焼模擬実験手法を開発してきた。ここでは、密度とイオン温度の実時間計測値を用いてアルファ加熱模擬用の加熱パワーを計算している。核融合炉での燃料密度制御による燃焼制御性を解明するために、模擬外部加熱パワー一定のもとでの模擬核融合増倍率の密度に対する応答を調べた。イオン温度10
20keVでの温度依存性に相当するイオン温度の2乗に比例する核融合反応率を仮定した場合には、密度の2乗より強い模擬核融合増倍率の密度依存性を観測した。1.5次元輸送コードの解析により、この強い密度依存性は閉じ込め特性の変化と圧力分布の変化により引き起こされていることを明らかにした。一方、イオン温度40100keVでの温度依存性に相当するイオン温度に依存しない核融合反応率を仮定した場合には、閉じ込め特性の変化や圧力分布の変化によらず模擬核融合増倍率は密度の2乗に比例した。
諫山 明彦; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 井手 俊介; 濱松 清隆; 藤田 隆明; 細山 博己; 鎌田 裕; 長崎 百伸*; 大山 直幸; et al.
AIP Conference Proceedings 933, p.229 - 236, 2007/10
電流分布及び不安定性を制御することは、高ベータプラズマを維持するうえで重要である。JT-60Uでは、2GHz帯の低域混成波(LH)入射装置を用いた実時間電流分布制御、及び110GHz電子サイクロトロン波(EC)入射装置を用いた新古典テアリング不安定性(NTM)の安定化を行った。実時間電流分布制御においては、モーショナル・シュタルク計測により実時間で安全係数を測定し、LH波を最適なパワーで入射するシステムを開発した。その結果、LH波入射により安全係数の極小値
を指令値通りに制御することに成功した。NTM安定化に関しては、EC電流駆動により
のNTMの安定化を行った(
, 
はそれぞれポロイダルモード数、及びトロイダルモード数)。特に、ECCD位置の違いによる安定化効果及び不安定化効果を実験的に明らかにした。また、TOPICSコードを用いてNTMの時間発展のシミュレーションを行った結果、実験において観測されたNTMの安定化及び不安定化が再現されることを明らかにした。また、TOPICSコードを用いてJT-60SAにおけるNTM安定化のシミュレーションを行った。シミュレーションにおいて必要となる未定乗数はJT-60UのNTM実験により得られたものを用いた。その結果、EC波入射角度を最適化すると、空間的に非常に局在化した電流駆動が得られ低いEC波パワーでNTMが安定化できることが明らかになった。
末岡 通治; 川俣 陽一; 栗原 研一; 関 暁之
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1008 - 1014, 2007/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.73(Nuclear Science & Technology)トカマク型核融合実験装置JT-60では、プラズマ放電を撮影した可視テレビ映像とプラズマ最外殻磁気面の実時間可視化画像を1つの映像信号に合成し、これにプラズマ周辺磁場を計測している磁気プローブ信号を音声チャンネルに入力して実験運転時に大画面テレビに出力している。実験結果データ解析の効率を著しく高めるために、この映像データを放電ごとに蓄積・管理して迅速に提供する映像データベース・配信システムを新たに開発した。本報告では、これらの実現に向けて開発を行った映像データベースシステムの詳細について報告し、機能向上への課題と将来の遠隔実験に向けた利用の展望にも触れる。
下村 浩司*; 竹永 秀信; 筒井 広明*; 三又 秀行*; 飯尾 俊二*; 三浦 幸俊; 谷 啓二; 久保 博孝; 坂本 宜照; 平塚 一; et al.
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.953 - 960, 2007/10
被引用回数：3 パーセンタイル：25.51(Nuclear Science & Technology)燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、JT-60Uにおいて自己加熱模擬用と外部加熱模擬用の2つのNBグループを用いた燃焼制御模擬実験を行った。自己加熱模擬用では、中性子発生率に比例して加熱パワーを入射した。外部加熱模擬用では、蓄積エネルギー帰還制御を適用した。ELMy Hモード及び負磁気シアプラズマとも、自己加熱模擬用NBパワーが増加した場合には、外部加熱模擬用NBパワーが減少することにより蓄積エネルギーは一定に維持された。しかしながら、負磁気シアプラズマでは、ELMy Hモードプラズマと比べて外部加熱模擬用NBパワーの変動は大きく、制御裕度を大きくとる必要がある。両プラズマでの違いの原因を明らかにするために、非定常輸送解析コードTOPICSに燃焼制御模擬ロジックを組み込んだ。実験データから評価された実効的な粒子拡散係数と熱拡散係数を用いて計算を行った結果、負磁気シアプラズマで外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは再現できなかった。また、熱拡散係数が温度依存性を持つと仮定した場合でも、外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは観測されなかった。拡散係数の違い及びその温度依存性では両プラズマでの実験結果の違いを説明できないと考えられる。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 及川 聡洋; 藤田 隆明; 石川 正男*; 関 正美; 松永 剛; 武智 学; 内藤 磨; 濱松 清隆; et al.
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
モーショナルシュタルク効果偏光計を用い、中性粒子ビーム(NB)による周辺部駆動電流密度分布を初めて測定し、空間的に局在化していることを明らかにした。電流駆動位置は中性子分布計測と合致し、全駆動電流は表面の周回電圧の減少と合致する。周辺部での電流駆動はプラズマ中心部の安全係数を上げプラズマの性能を制限する不安定性を抑制することができる。LH波による周辺部電流駆動を用い、安全係数最小値(qmin)の実時間制御システムを開発した。本システムを高プラズマ(N=1.7, p=1.5)に適用し、qminを上昇させて不安定性を抑制した結果、蓄積エネルギーは16%上昇した。
米川 出; 末岡 通治; 細山 博己*; 川俣 陽一; 鈴木 隆博; 栗原 研一
Fusion Engineering and Design, 81(15-17), p.1897 - 1903, 2006/07
被引用回数：2 パーセンタイル：17.18(Nuclear Science & Technology)高ベータプラズマの不安定性を回避する手段としてプラズマ電流分布の実時間制御の導入が実施され始めている。実時間分布制御における全体の処理時間は、入力信号であるMSE計測,プラズマ位置,形状を算出するシステム及び分布制御計算機での演算処理時間とプラズマ制御系内のデータ通信を含めても十ミリ秒程度でなければならない。一方、位置(R,Z)と時間の関数となる分布量データは、データサイズが大きいことから、転送時間の短縮や保存容量の最小化を図ることが必要である。プラズマ規格化小半径(r)を導入して位置の次元を1つ減らし、(j(t),
(t))の2次元時系列データとすることによりデータ量の縮小を図った。さらにの刻みを固定化することで、従来と同じ1次元時系列データとして取り扱うことが可能となり、放電条件設定等のマンマシンインターフェースを利用することができる。この報告では分布量制御における3次元時系列データの簡略取り扱い法についてその技術的な事項をハードウエア構成とともに述べることとする。
栗原 研一; 米川 出; 川俣 陽一; 末岡 通治; 細山 博己*; 坂田 信也; 大島 貴幸; 佐藤 稔; 清野 公広; 小関 隆久
Fusion Engineering and Design, 81(15-17), p.1729 - 1734, 2006/07
被引用回数：13 パーセンタイル：65.83(Nuclear Science & Technology)トカマク型磁気核融合研究は、国際熱核融合実験炉ITERの国際共同建設へと一歩前に進もうとしている中、JT-60を含む既存のトカマク型実験装置は、ITERや将来の核融合発電炉に向け、さらなる先進的運転シナリオの探求を行うことが期待されている。このような状況の中、以下に示す実験上の課題がJT-60において十分検討あるいは克服されなければならないことがわかる。すなわち、高性能のプラズマを定常に維持する方法やほぼ完全にプラズマの不安定性を回避する方法を明確にするという課題である。これを動機としてJT-60では、プラズマ実時間制御及び計測データ収集系のソフトウエアからハードウエアに渡る大規模改造を実施してきた。特に、先進的運転シナリオの探求に不可欠な開発が実施され、一部は既に完成している。これらの開発では、高速ボード計算機を大容量のリフレクティブメモリーを用いたネットワークに接続するという方式を採用した。以上の制御・計測データ収集系開発の結果報告に加えて、これまで20年間に及ぶJT-60を用いたトカマクプラズマ実験運転の経験を踏まえて、核融合発電炉を視野に入れた将来のプラズマ制御・計測データ収集システム構想を試みる。
