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論文

Application of the Bayesian analysis to the modified Rutherford equation for NTM stabilization

Urso, L.*; Fischer, R.*; 諫山 明彦; ASDEX Upgradeチーム; JT-60チーム

Plasma Physics and Controlled Fusion, 52(5), p.055012_1 - 055012_16, 2010/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:17.76(Physics, Fluids & Plasmas)

新古典テアリングモード(NTM)の時間発展を記述する式として修正Rutherford方程式(MRE)が用いられている。MREには未定係数が含まれていて、実験データからその値を決めているが、用いた実験データの誤差が未定係数の値に与える影響は定量的には評価されてこなかった。また、どの物理量の不確定性が未定係数に大きく影響を与えるかも明確ではなかった。今回、ベイズ確率理論に基づいた新しいデータ解析手法を導入し、この評価を行った。その結果、未定係数の値の誤差を小さくするためには、磁気島幅,自発電流密度,局所的な磁気シアを正確に評価することが重要であることがわかった。また、今回解析した実験データにおいては、NTM安定化に必要な電子サイクロトロン波パワーの誤差として20%程度であることがわかった。同様の解析手法は他の物理モデルにも適用できると考えられる。

論文

ASDEX Upgrade - JT-60U comparison and ECRH power requirements for NTM stabilisation in ITER

Urso, L.*; Zohm, H.*; 諫山 明彦; Maraschek, M.*; Poli, E.*; ASDEX Upgradeチーム; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 50(2), p.025010_1 - 025010_12, 2010/01

 被引用回数:27 パーセンタイル:74.85(Physics, Fluids & Plasmas)

新古典テアリングモード(NTM)はプラズマ中の自発電流により駆動される不安定性であり、NTMに起因する磁気島幅は修正Rutherford式(MRE)により記述される。本論文では、JT-60U及びASDEX-Uの実験データと比較することにより、MREにおける2つの未定係数の値を同定した。解析の際は、磁気島幅の指標となる磁場揺動信号強度の時間発展をモデル計算の結果と比較し、最適な未定係数の組合せを決定した。その結果、装置サイズやプラズマパラメータが大きく異なる両装置において、未定係数の値はともに1程度であることがわかった。また、ITERにおいて電子サイクロトロン電流駆動によりNTMを安定化するために必要な電子サイクロトロン波のパワーを今回の結果を用いて評価した。その結果、今回用いたモデルでは10MW程度のパワーでNTMが安定化できることがわかった。

論文

Neoclassical tearing mode control using electron cyclotron current drive and magnetic island evolution in JT-60U

諫山 明彦; 松永 剛; 小林 貴之; 森山 伸一; 大山 直幸; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 浦野 創; 林 伸彦; 鎌田 裕; et al.

Nuclear Fusion, 49(5), p.055006_1 - 055006_9, 2009/05

 被引用回数:57 パーセンタイル:90.61(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、JT-60Uにおける電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を用いた新古典テアリングモード(NTM)の安定化に関して述べている。$$m/n=2/1$$のNTMを完全に安定化するために必要な最小の電子サイクロトロン(EC)波パワーを実験的に調べた結果、JT-60Uの実験条件では、NTM発生位置におけるEC駆動電流密度と自発電流密度との比が約0.4-0.5であることがわかった。また、$$m/n=2/1$$のNTMの回転に同期してECCDを変調した結果、変調しない場合に比べ2倍以上安定化効果が大きいことがわかった。また、磁気島のX点に入射した場合はNTMが不安定化されることが実験的に初めて観測された。さらに、変調の位相と安定化効果に関するモデル計算の結果と比較した結果、実験結果とおおむね一致することがわかった。

論文

Fitting of the modified Rutherford Equation; A Comparison between ASDEX Upgrade and JT-60U results

Urso, L.*; Zohm, H.*; Fischer, R.*; 諫山 明彦; 鎌田 裕; ASDEX Upgradeチーム; JT-60チーム

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 32D, 4 Pages, 2008/00

新古典テアリングモード(NTM)は、発生するとプラズマの到達ベータ値や閉じこめ性能を劣化させることが知られていて、多くの装置において観測されている。電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を用いたNTMの安定化はASDEX-UやJT-60U等において行われていて、安定化手法の開発も行われている。今回、ASDEX-U及びJT-60UにおけるNTM安定化実験の平衡及び分布データを用いて、NTMの時間発展を記述する修正Rutherford方程式に含まれる係数の値を評価した。その結果、同程度の大きさの係数で両装置のNTMが記述できることが明らかになった。また、NTMの成長時及び消滅時における時間発展に関しても実験結果を比較的よく再現する結果が得られた。

論文

Evaluating electron cyclotron current drive stabilization of neoclassical tearing modes in ITER; Implications of experiments in ASDEX upgrade, DIII-D, JET, and JT-60U

La Haye, R. J.*; Prater, R.*; Buttery, R. J.*; 林 伸彦; 諌山 明彦; Maraschek, M. E.*; Urso, L.*; Zohm, H.*

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03

新古典テアリングモード(NTM)は理想MHD限界より低いベータ領域で発生してプラズマの性能を制限する。本論文では、ASDEX-Upgrade, DIII-D, JET, JT-60UにおけるNTM実験の結果を反映したNTM安定化のモデルを構築し、ITERにおける電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)によるNTM安定化の予測計算を行った結果を記述している。NTMに起因する磁気島幅は、ある値まで小さくなったときに自発的に消滅するという性質がある。ASDEX-Upgrade, DIII-D, JETにおいてベータ値を徐々に下げて磁気島幅を小さくした実験、及び、ASDEX-Upgrage, DIII-D, JT-60UにおけるECCDによるNTM安定化実験の結果から、この幅はイオンバナナ幅の2倍に比例することが実験的に明らかになった。この結果を反映し、ITERの前側ミラー駆動方式、及び後側ミラー駆動方式のECCDシステムを用いたNTM安定化のシミュレーションを行った。その結果、前側ミラー駆動方式ではECCD幅が狭くできるために、安定化に必要なパワーが小さくできる反面、その場合はECCD位置のずれの許容範囲は小さくなることが明らかになった。

論文

Cross-machine benchmarking for ITER of neoclassical tearing mode stabilization by electron cyclotron current drive

La Haye, R. J.*; Prater, R.*; Buttery, R. J.*; 林 伸彦; 諫山 明彦; Maraschek, M. E.*; Urso, L.*; Zohm, H.*

Nuclear Fusion, 46(4), p.451 - 461, 2006/04

 被引用回数:140 パーセンタイル:97.92(Physics, Fluids & Plasmas)

新古典テアリングモード(NTM)は、ITER標準シナリオにおいては理想キンク限界よりも低いベータ領域で発生し、プラズマ性能を制限する主要な要因となる。ポロイダルモード数$$(m=3)$$,トロイダルモード数$$(n=2)$$のNTMは、(1)NTM成長率が最大となる特徴的な「限界」磁気島幅,(2)無変調のco方向の電子サイクロトロン電流駆動(co-ECCD)による「飽和した」3/2 NTM磁気島の安定化に関する実験研究が特に進んでいる。ASDEX-Upgrade, DIII-D, JETにおけるベータ・ランプダウン実験(ベータ値を徐々に下げる実験)から、$$m/n=3/2$$のNTMを(ECCDなしで)消滅させるための限界ベータ値が決定された。このデータと、ASDEX-Upgrade, DIII-D, JT-60UにおけるECCDによる3/2 NTM安定化実験(ベータ値はほぼ一定)との比較を行った。その結果、両方の実験データセットにおいて、NTMが消滅する磁気島幅はイオンバナナ幅の約2倍であることが明らかになった。解析にあたり、4装置ASDEX Upgrade, DIII-D, JET, JT-60Uにおける飽和磁気島幅を評価する共通の方法を開発した。また、この比較で得られたモデルを用いてITERにおけるECCDを用いた$$m/n=3/2$$, 2/1のNTMの安定化の評価を行った。その結果、ITERの上方ECCD入射方式は、磁気島幅を大幅に減少させるのに有効であることが明らかになった。また、ECCDは、ITERにおいてモードロックを回避するのにも有効であることがモデル計算により明らかになった。

論文

The Physics base for NTM stabilization by ECCD in ITER

Zohm, H.*; 林 伸彦; La Haye, R. J.*; 諌山 明彦; Maraschek, M. E.*; Sauter, O.*; Urso, L.*

Proceedings of 14th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating (EC-14), p.334 - 339, 2006/00

ITERにおいては電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)により新古典テアリングモード(NTM)を安定化することを想定しているが、その際の重要課題の1つとして、NTMを完全に安定化するために必要な電流量を高い確度で予測するということがある。本論文は、NTM安定化に必要とされる$$j_{ECCD}/j_{BS}$$に関する予測計算の結果について記述している。ここに$$j_{ECCD}$$, $$j_{BS}$$は、それぞれNTM発生位置における電子サイクロトロン駆動電流密度、及び自発電流密度である。ASDEX-U, DIII-D, JET, JT-60Uの実験データを用いた装置間比較研究により,完全安定化の条件として$$j_{ECCD}/j_{BS}$$$$sim$$1という結果が得られた。また、電子サイクロトロン波を変調した場合における安定化効果に関するシミュレーションも行った。その結果、磁気島幅がECCD幅よりも2倍程度以上のときは変調しない場合の方が安定化効果が30%程度大きいが、磁気島幅がECCD幅程度以下になると変調した方が安定化効果が2倍以上になることが明らかになった。

口頭

Experiment and simulation of NTM stabilization in JT-60U

諫山 明彦; JT-60チーム; Urso, L.*; Zohm, H.*; Maraschek, M.*; Hobirk, J.*

no journal, , 

高圧力プラズマを定常的に維持するためには、新古典テアリングモード(NTM)を能動的に制御する手法を確立することが重要である。JT-60では、NTM発生位置に電子サイクロトロン(EC)電流駆動を行うことにより、ITERにおいて能動的制御が重要となることが予想されるトロイダルモード数$$m=2$$,ポロイダルモード数$$n=1$$のNTMの安定化に関して広範な運転条件で実験を行っている。本講演では、2007年度に得られたNTM安定化に関する実験及びシミュレーションの初期結果を報告する。主な概要は次のとおりである。(1)NTMを完全に安定化するために必要な最小ECパワー及びEC駆動電流の範囲を明らかにした,(2)磁気島幅に対してより狭い駆動電流分布を持った条件のもとでの安定化効果を明らかにした,(3)TOPICSコードを用いて実験との比較を行った,(4)一連の実験をドイツのマックスプランク・プラズマ物理研究所との遠隔実験のもとで行い十分な速度で実験条件の作成や転送が行えることを実証した。

口頭

Development and demonstration of remote experiment system with high security in JT-60U

小関 隆久; 鈴木 喜雄; 戸塚 俊之; 射場 克幸*; 坂田 信也; 宮戸 直亮; 諫山 明彦; 井手 俊介; Urso, L.*; Behler, K.*; et al.

no journal, , 

Remote experiment system with high network security has been developed in JT-60U. The remote experiment system is produced by personal authentication with a digital certificate and encryption of communication data to protect the JT-60U supervisory control system against illegal access. Remote experiment in JT-60U has been successfully demonstrated from Kyoto University (Japan) in 2006 and internationally from IPP Garching (Germany) in 2007. The validity of the system was obtained. Results are great advances towards remote experiments in ITER.

口頭

JT-60Uにおける電子サイクロトロン電流駆動による新古典テアリングモード安定化

諫山 明彦; 松永 剛; 小林 貴之; 森山 伸一; 大山 直幸; 坂本 宜照; 鈴木 隆博; 浦野 創; 林 伸彦; 鎌田 裕; et al.

no journal, , 

ITERの標準運転やハイブリッド・シナリオ運転のように、正磁気シアでかつ$$q$$=1.5や2のような低$$m/n$$有理面で圧力勾配が高くなる可能性のあるプラズマにおいては新古典テアリングモード(NTM)が発生する可能性がある($$m$$はポロイダルモード数, $$n$$はトロイダルモード数)。NTMを能動的に安定化する手法としては、NTMに起因する磁気島に局所的に電子サイクロトロン(EC)波を入射して電流駆動(ECCD)を行いNTMにより失われた電流を補うことが最も効果的であると考えられ、ITERにおいてもこのシナリオが想定されている。JT-60Uでは、$$m/n=2/1$$のNTMを完全に安定化するために必要な最小EC駆動電流に関し、ECCD分布幅の異なる2領域において、自発電流密度とEC駆動電流密度との比が0.4程度であることを示した。また、入射EC波を約5kHzで変調して磁気島のO点のみにECCDを行った結果、無変調時に比べ磁気島の減衰速度・減衰量が2倍程度以上大きいことが明らかになった。

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