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夏目 恭平; 村上 陽之; 木津 要; 吉田 清; 小出 芳彦
IOP Conference Series; Materials Science and Engineering, 101(1), p.012113_1 - 012113_8, 2015/12
被引用回数：2 パーセンタイル：65.53(Thermodynamics)JT-60SA is a fully superconducting fusion experimental device involving Japan and Europe. The cryogenic system supplies supercritical or gaseous helium to superconducting coils through valve boxes or coil terminal boxes and in-cryostat pipes. There are 86 temperature measurement points at 4 K along the distribution line. Resistance temperature sensors will be installed on cooling pipes in vacuum. In this work, two sensor attachment methods, two types of sensor, two thermal anchoring methods, and two sensor fixation materials have been experimentally evaluated in terms of accuracy and mass productivity. Finally, the verification test of thermometry has been conducted using the sample pipe fabricated in the same way to the production version, which has been decided by the comparison experiments. The TVO sensor is attached by the saddle method with Apiezon N grease and the measurement wires made of phosphor bronze are wound on the pipe with Stycast 2850FT as the thermal anchoring. A Cernox sensor is directly immersed in liquid helium as a reference thermometer during the experiment. The measured temperature difference between the attached one and reference one has been within 15 mK in the range of 3.40-4.73 K. It has satisfies the accuracy requirement of 0.1 K.
木津 要; 村上 陽之; 夏目 恭平; 土屋 勝彦; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*
Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1094 - 1097, 2015/10
被引用回数：6 パーセンタイル：45.66(Nuclear Science & Technology)JT-60SAの超伝導コイル用電流フィーダとコイル端子箱(CTB)が設計された。電源からの銅ブスバーが、CTBと呼ばれる真空容器に設置された高温超伝導電流リード(HTS CL)に接続される。超伝導電流フィーダがHTS CLの低温端部に接続され、コイルが納められたメインのクライオスタットに導かれる。熱応力を低減するためのクランク型のフィーダの試作が行われた。垂直方向でフィーダをはんだ接続するためのコンパクトなツールが開発された。フィーダの絶縁材は十分なせん断応力を示した。懸念されていた製作工程の試作が完了したので、電流フィーダとCTBの実機製作が開始可能となった。
小出 芳彦; 吉田 清; Wanner, M.*; Barabaschi, P.*; Cucchiaro, A.*; Davis, S.*; Decool, P.*; Di Pietro, E.*; Disset, G.*; Genini, L.*; et al.
Nuclear Fusion, 55(8), p.086001_1 - 086001_7, 2015/08
被引用回数：32 パーセンタイル：83.12(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60SAの超伝導マグネットシステムの最大の特徴は、スペース利用の観点から最適化されたコイル構造と高いコイル製作精度の実現をとおして、定常トカマク研究を先導する先進的な実験装置となっている。具体的には、新しい概念であるトロイダルコイルケーシングから分離した外側支持構造の採用により細身のトロイダルコイル形状を可能とした。これにより、詳細なプラズマ測定や柔軟な加熱分布を可能とする大口径ポートの確保を可能とした。また、平衡磁場コイルの製造誤差を最小にする方法を確立し、正確なプラズマ形状/位置制御も可能とした。更に、コンパクトバットジョイントを開発することで中心ソレノイドの占有領域を拡大し、長時間放電の実現に大きく貢献できる設計とした。
村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 古川 真人; 夏目 恭平; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4201305_1 - 4201305_5, 2015/06
被引用回数：6 パーセンタイル：34.11(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60Uのマグネットシステムを超伝導に改修するJT-60SA計画が進められている。CSのターミナル接続部はNb
Sn導体とNbTi導体を接続するシェイクハンド型のラップジョイントを用いて製作される。ターミナル接続部は、CSの上部および下部に配置され、CSシステムの中央に位置するモジュールはターミナル接続部とモジュール間をリードエクステンションと呼ばれる部品を用いて接続される。ターミナル接続部の接続抵抗は核融合科学研究所の大型試験装置を用いて測定した。試験の結果、接続抵抗値はJT-60SAのマグネットシステムの要求値を満足することが確認できた。また、リードエクステンション部およびサポートの構造解析を行い、設計が成り立つことを確認した。本発表では、今回実施した接続抵抗試験の結果およびリードエクステンション部の構造解析の結果について報告する。
吉田 清; 村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 小出 芳彦; Phillips, G.*; Zani, L.*; Wanner, M.*; Barabaschi, P.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4200806_1 - 4200806_6, 2014/06
被引用回数：13 パーセンタイル：56.34(Engineering, Electrical & Electronic)ITERのサテライトトカマクとして、JT-60SA用超伝導マグネットはEUと日本の共同で製作する計画である。超伝導マグネットと設備の機器は、設計が完了して製作が開始された。CSとEFコイル用導体は、2010年から超伝導導体の量産を開始した。EFコイルの製作は、2012年末にEF4コイルは完成して、2013年末にEF5コイルとEF6コイルが完成する予定でコイル製作は順調に行われている。一方、NbSn導体を用いた超伝導コイルの製造を確認するためのCSモデルコイルが完成し、試験が開始された。TFコイル用導体製作は、2011年から素線製作を開始し、導体組立も2012年から開始して、現在まで36本の導体を製作した。TFコイルは、製作治工具の準備が完了して、最初のTFコイル巻線を開始した。ヘリウム冷凍機(4.5Kで約9KW)の機器設計は完了して、機器の製作と機器を収納する建屋の建設が開始された。フィーダーは機器仕様が確定したので、HTS電流リードは製作が開始された。以上のように、各方面の創意工夫で、コスト削減の問題も解決して、順調に製作が開始された。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 力石 浩孝*; 夏目 恭平*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4200205_1 - 4200205_5, 2014/06
被引用回数：25 パーセンタイル：73.77(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60SAの中心ソレノイドは、ひずみに弱いNbSn素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体を用いて製作される。中心ソレノイドモデルコイルは、実機製作を開始する前にコイル巻線や接続部の製作方法の妥当性を検証するために製作し、極低温において通電試験を行った。モデルコイルは4層のパンケーキコイルからなり、内径や外径、絶縁構成などは実機と同じである。実機製作に使用される治具用い、実機と同等の手順で製作した。モデルコイルは、核融合科学研究所のコイル試験装置を用いて極低温において通電試験を行った。試験の結果、圧力損失や臨界電流値,接続抵抗値は要求性能を満たすことが確かめられ、NbSnマグネットの製作方法が確立できた。本論文では、中心ソレノイドモデルコイルの仕様及び製作方法、試験について報告する。
土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 吉澤 憲生; 小出 芳彦; 吉田 清
IEEE Transactions on Plasma Science, 42(4), p.1042 - 1046, 2014/04
被引用回数：9 パーセンタイル：41.54(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60SA装置の超伝導セントラルソレノイド(CS)は、4つのソレノイドモジュールから構成され、それぞれ独立した電流制御が可能である。そのため、各モジュールの間には反発力,引力が非一様に生じるため、トカマク本体に設置するにあたっては、このような電磁力にたえる支持構造が必要である。通常用いられるステンレス鋼で製作した場合、コイル運転条件である4K冷却時には、モジュールの収縮の方がステンレス鋼のそれよりも大きいため、支持構造物とモジュールの間にギャップを生じ、支持が不安定となる恐れがある。これを防ぐには、熱収縮や電磁力によるモジュールの変位によって生じうるギャップを見積り、これを打ち消すための予荷重を室温時に与えてやればよい。CSの支持構造物には、この予荷重を与えられる構造と、運転時の電磁力だけでなく、室温時の予荷重負荷時にも耐える機械的強度を担保することが求められる。これに基づき、プラズマ運転シナリオデータベースから最も大きな影響を受ける条件でも耐える構造設計とした。予荷重は一時的に設置する油圧ラムを使って印加するが、必ずしも電流中心を貫く場所に油圧ラムを設置してもモジュール面に一様に圧力がかからないことがわかり、均一性を高めるよう設置位置の最適化を行った。
神谷 宏治; 古川 真人; 畠中 龍太*; 宮北 健*; 村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 小出 芳彦; 吉田 清
AIP Conference Proceedings 1573, p.455 - 462, 2014/01
被引用回数：5 パーセンタイル：90.51(Thermodynamics)JT-60SAのサーマルシールドは300Kのクライオスタットから4.4Kの超電導コイルを熱的に保護するため80Kに冷却され多層断熱材(MLI)を使用する。プラズマパルス運転のため、多層断熱材はトロイダル方向とポロイダル方向の渦電流の影響を強く受ける。多層断熱材はポリイミドフィルムで覆うことでトロイダル方向に20度ごとに電気絶縁し、渦電流を抑制する。本研究では、多層断熱材の重なり部分に注目して2種類の異なる多層断熱材の設計を提案する。多層断熱材の熱的性能はボイルオフ熱量測定法と温度計測により測定された。本研究ではまた、サーマルシールドとトロイダル磁場コイルの間に設置する電気絶縁された熱アンカーの設計についても報告する。
小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 吉田 清; Barabaschi, P.*
Physics Procedia, 58, p.232 - 235, 2014/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Electrical & Electronic)日本におけるITER及びJT-60SA用超伝導マグネットの調達の進捗について、学会の要請により、招待講演として発表する。ITER用マグネットの開発では、実規模ダミー・ダブル・パンケーキ(DP)の試巻線を完了し、絶縁材施工後の導体を2.5ターン巻線のトランスファーに成功している。また、実規模ダミーDP用のラジアル・プレート・セグメントの機械加工を完了した。JT-60SA用マグネットでは、EF4コイルの製作を完了し、EF5, EF6コイルの製作を進めている。日本におけるこれらの調達の進展は、核融合炉の今後の研究の進展に大きく貢献するものである。
神谷 健作; 本多 充; 宮戸 直亮; 浦野 創; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 小出 芳彦; 鎌田 裕; et al.
Nuclear Fusion, 52(11), p.114010_1 - 114010_12, 2012/10
被引用回数：10 パーセンタイル：40.68(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60UのNBI加熱プラズマにおけるType-I ELMy Hモードの周辺径電場構造について報告する。径電場は荷電交換分光計測による炭素イオンのトロイダル、ポロイダル及び反磁性フローの径方向の力の釣り合いから評価した。本研究では、NBIによる外部運動量入力方向を変化させた場合のType-I ELM発生直前の電場シアとイオン温度ペデスタル構造との関係に着目している。運動量入射方向に応じてトロイダル流だけでなくポロイダル流の変化が観測された。その結果、co-NBIの場合には電場シア領域が広がり、counter-NBIの場合には電場の井戸が深くなった。電流方向への運動量入射とともにイオン温度ペデスタル幅が広がる事はE
Bシア領域の拡大結果と矛盾しない。しかし運動量入射方向の違いによって電場シア構造が大きく異なるにもかかわらず最大イオン温度勾配には大きな変化は観測されていない。
坂本 宜照; 松永 剛; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 相羽 信行; 竹永 秀信; 諫山 明彦; 篠原 孝司; 吉田 麻衣子; 武智 学; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095017_1 - 095017_8, 2009/09
被引用回数：33 パーセンタイル：73.96(Physics, Fluids & Plasmas)ITER定常運転や定常核融合炉を目指した炉心プラズマ開発には、7要素(閉じ込め,規格化ベータ値,自発電流割合,非誘導電流駆動割合,燃料純度,放射損失割合,規格化密度)を、バランスよく同時に高めた総合性能プラズマをITERや核融合炉で想定される条件(低運動量入力,電子温度,イオン温度,安全係数
5)で実証する必要がある。特に、経済的に優れた定常核融合炉のためには、自発電流割合と規格化ベータ値を同時に高めることが主要課題の一つである。JT-60Uでは、MHD不安定性の導体壁による安定化効果を利用して、高自発電流割合を持つ負磁気シアプラズマの高ベータ化に取り組んだ。その結果、規格化ベータ値2.7(従来の1.5倍)とともに9割の自発電流割合を得た。さらに、ITERの定常運転シナリオに匹敵する高総合性能プラズマを、ITERや核融合炉で想定される条件下で生成した。
居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; et al.
Nuclear Fusion, 49(9), p.095024_1 - 095024_9, 2009/09
被引用回数：31 パーセンタイル：71.94(Physics, Fluids & Plasmas)LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。
鎌田 裕; 吉田 麻衣子; 坂本 宜照; 小出 芳彦; 大山 直幸; 浦野 創; 神谷 健作; 鈴木 隆博; 諫山 明彦; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 49(9), p.095014_1 - 095014_9, 2009/09
被引用回数：2 パーセンタイル：8.15(Physics, Fluids & Plasmas)先進トカマクプラズマにおける圧力分布を決定する物理機構を理解するため、周辺輸送障壁と内部輸送障壁の相関を研究した。(1)Type-I ELMのあるHモードにおいて、周辺ペデスタル部のポロイダルベータ(
p-ped)は、全ポロイダルベータ(p-tot)とともにほぼ直線的に上昇することを、広いプラズマ電流領域で明らかにした。また、この関係がプラズマ断面の三角度とともに強くなることを見いだした。(2)ペデスタル蓄積エネルギー(Wped)の増加とともにELMのプラズマ中への侵入距離が深くなり、最終的に内部輸送障壁に達する。この状態になると、内部輸送障壁位置(半径)はそれ以上広がることができなくなり、また、その障壁は弱くなる。このようにして、全熱化蓄積エネルギー(Wth)に対する内部輸送障壁内での蓄積エネルギー(WITB)及びペデスタル蓄積エネルギー(Wped)が一定となる。また、Type I ELMによる周辺部のトロイダル運動量の減少は、熱エネルギーの減少に比べて大きいこと、さらに、ELM侵入距離はトロイダル回転の方がイオン温度よりも深く、内部輸送障壁内部に達することを見いだした。これが内部輸送障壁の劣化につながっているかも知れない。
木津 要; 土屋 勝彦; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 星 亮; 濱口 真司*; 布谷 嘉彦; 吉田 清; 松川 誠; 柳 長門*; et al.
Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.1058 - 1062, 2009/06
被引用回数：12 パーセンタイル：62.2(Nuclear Science & Technology)JT-60SA装置のEFコイルの最大運転電流と最大経験磁場は、20kA, 6.2Tである。EFコイル導体はSS316LジャケットのNbTiケーブル・イン・コンジット型導体である。導体の性能を確認するために、サンプル導体を製作し、コイルの運転条件における分流開始温度(
)の測定を行った。その結果、20kAにおける、導体のの劣化は0.010.08K程度であり、導体構造と製作方法による性能の大きな劣化は観測されず、実機導体設計の妥当性を確認できた。また、標準運転シナリオにおける運転電流・運転温度と試験結果との比較を行い、1K以上の温度マージンがあることを確認した。
谷村 嘉彦; 美留町 厚; 吉田 真; 渡辺 鐶*
Radioisotopes, 57(12), p.733 - 738, 2008/12
簡易型放射線測定器に利用できる半導体放射線検出素子について、その光子検出性能を校正場での実測とモンテカルロシミュレーション計算で明らかにした。低価格の検出素子として、シリコン
フォトダイオード及びCdTe検出器を選択した。周辺線量当量H
(10)に対するエネルギー特性を60keVから2MeVのエネルギー領域で評価した。CdTe検出器はエネルギーの増加とともに感度が大きく減少することがわかった。一方、ダイオードは150keV以上のエネルギーで感度がほぼ平坦になるという利点を有する。自然放射線に対する検出素子の感度は、46cpmである。放射線レベルの検出下限レベルを評価したところ、原子力発電所や燃料加工施設などの事故時に放射線レベルの上昇を把握できることがわかった。
浦野 創; 竹永 秀信; 藤田 隆明; 鎌田 裕; 小出 芳彦; 大山 直幸; 吉田 麻衣子; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 48(8), p.085007_1 - 085007_9, 2008/08
被引用回数：9 パーセンタイル：35.29(Physics, Fluids & Plasmas)Hモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能向上の仕組みを理解するために、プラズマコア部の熱輸送とトロイダル回転の関係を調べた。プラズマコア部の熱輸送は、トロイダル回転分布の変化に対して、自己相似的な温度分布を保つように変化することがわかった。一方で、順方向トロイダル回転の増加とともにペデスタル圧力は増加した。これらの結果から、Hモードプラズマにおける順方向トロイダル回転に伴うエネルギー閉じ込め性能の向上は、ペデスタル圧力の上昇に伴うペデスタルエネルギーの増加、並びにペデスタル温度上昇を伴う温度分布の硬直性によってもたらされるコア部の熱輸送低減によって決まることがわかった。プラズマコア部におけるトロイダル回転分布の熱輸送に対する局所的な影響は非常に小さいことがわかった。
居田 克巳; 坂本 宜照; 竹永 秀信; 大山 直幸; 伊藤 公孝*; 吉沼 幹朗*; 稲垣 滋*; 小渕 隆*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; et al.
Physical Review Letters, 101(5), p.055003_1 - 055003_4, 2008/08
被引用回数：34 パーセンタイル：79.28(Physics, Multidisciplinary)JT-60Uトカマクの負磁気シアプラズマの内部輸送障壁において、異なるイオン温度分布の空間2回微分で特徴付けられる2つの準安定状態間を自発的に遷移する現象が観測された。遷移フェーズでは、イオン温度分布の空間2回微分から評価した曲率の非対称係数が、対称曲率の場合の0.08から非対称曲率の場合の-0.43に変化する。
-radiolysis of aqueous sulfuric acid solutions containing Al
O, SiO, TiO or ZrO fine particles山田 禮司; 永石 隆二; 籏野 嘉彦; 吉田 善行
International Journal of Hydrogen Energy, 33(3), p.929 - 936, 2008/02
被引用回数：17 パーセンタイル：38.68(Chemistry, Physical)AlO, SiO, TiO or ZrO等の酸化物粉体を含む硫酸水溶液に線を照射した際に発生する水素を測定した。最終生成物として発生する水素ガス量は、水溶液中の酸化物の添加量を増やすにしたがって増加し、酸化物の種類や硫酸濃度にも依存した。少量のメチルアルコールを硫酸水溶液に添加することで、最終生成物としての水素ガスの発生量は非常に効果的に増加した。これらの実験結果は、放射線分解における水溶液からの水素発生において、酸化物粉体を含まない均質系の水溶液よりも酸化物を含む非均質系の硫酸水溶液がより効果的であることを示している。
小林 進二*; 吉田 麻衣子; 竹永 秀信; 坂田 信也; 鎌田 裕; 坂本 宜照; 小出 芳彦; JT-60チーム
Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1049_1 - S1049_4, 2007/11
JT-60においてイオン温度とその温度勾配の実時間帰還制御を目標として、荷電交換再結合分光(CXRS)の実時間計測システムの開発を進めた。本システムでは通常のCXRS計測と異なり、最小自乗法フィッティングを使わずに、干渉フィルターを通過した CXR光の発光強度比から直接イオン温度を評価することができる。この手法により空間4点で10msごとの温度の評価が可能になった。本システムを用いたイオン温度勾配制御実験を実施し、ELMy H-modeプラズマにおいて、比例・微分ゲインの最適化により、指令値にほぼ追随して温度勾配を制御することができた。
吉田 麻衣子; 小出 芳彦; 竹永 秀信; 浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 坂本 宜照; 松永 剛; 鎌田 裕; JT-60チーム
Nuclear Fusion, 47(8), p.856 - 863, 2007/08
被引用回数：69 パーセンタイル：90.18(Physics, Fluids & Plasmas)本研究では、さまざまなプラズマ回転の駆動機構を有するJT-60において、プラズマ回転特性と運動量輸送、及び熱・運動量各々の輸送特性の相関を明らかにすることを目的としている。まず、独自に開発した摂動輸送解析を駆使し、Lモードプラズマにおいてプラズマ回転分布、及び運動量輸送の拡散項と非拡散項の径方向分布データを系統的に取得した。その結果、拡散項はプラズマ電流の増大とともに減少し、加熱パワーとともに増大することを初めて示した。また、新しく取り入れた無次元量である運動量輸送と熱輸送の比に依存性があることを見いだした。さらに、低プラズマ(N0.4)では外部からのトルク入力が有る場合もない場合も、これらの輸送係数で定常状態のトロイダル回転分布を説明できることがわかった。
