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梶田 信*; 波多江 仰紀; 佐久間 猛; 高村 秀一*; 大野 哲靖*; 伊丹 潔
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405121_1 - 2405121_4, 2012/09
Recently, enhancement of the initiation of arcing on divertor surfaces has been pointed out due to the surface morphology change and transient heat loads, such as ELMs and disruptions. Inside the vacuum vessel, it seems that the arcing has been frequently observed, and the existences are more or less recognized. However, it is likely that arcing or breakdown phenomena take place not only inside the vessel, but also outside the vessel. In this study, we will report that a diagnostic mirror in JT-60U, which was located outside the vacuum vessel, for Thomson scattering measurement optics in JT-60U has been seriously damaged by some discharge phenomena. Because the damages were so fatal that the mirror had to be replaced after the breakdown. Details of the characteristics of the damage are revealed from the observation of the trails. Furthermore, the mechanism to cause the damages is discussed based on the observation. Many fine trails were found on the surface. The trails could be categorized into two different types with respect to the trail width. It is thought that surface discharge was initiated on the mirror. The mechanisms to lead the damages were discussed based on the observation. This study issues warning on the components to be installed in ITER and future fusion devices both inside and outside the vacuum vessel.
井手 俊介; 林 伸彦; 本多 充; 浦野 創; 鈴木 隆博; 宮田 良明; 相羽 信行; 白石 淳也; 栗田 源一; 藤田 隆明
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403131_1 - 2403131_4, 2012/09
JT-60SAでは、ITER定常運転やDEMO炉で要求される高規格化ベータプラズマの定常維持を主目標の一つとしている。原子力機構では、このような高規格化ベータプラズマの性能の評価を、種々の計算コードを用いて行っている。このようなプラズマの実現性を評価するには、プラズマ電流のフラットトップでの性能評価だけではなく、そのようなプラズマを得るためのパスがあるかどうか確かめることも重要である。このようなプラズマを得るには、プラズマ電流分布が重要であることがわかっている。本講演では、プラズマ電流立ち上げと形成できるプラズマ電流分布の形のバリエーションやその結果得られるプラズマの性能について報告を行う。
宇藤 裕康; 飛田 健次; 染谷 洋二; 中村 誠
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405109_1 - 2405109_4, 2012/07
原型炉ブランケット設計において冷却材条件の最適化を含めた設計を容易に行うため、2次元核熱連成コードDOHEATの改良を行った。DOHEATでは、描画形式で計算体系を構築できるユーザーインターフェイスを用い、2次元的に配置された内部構造を適切に模擬し、解析することが可能である。従来のDOHEATではブランケット内部の冷却材温度は一定として計算していたが、実際にはブランケット内部で温度変化し、流速,圧力等も変化する。ブランケットシステム設計においては、冷却材の成立性及び圧力変化も重要な設計要素となりうる。そこで本研究では、既存のDOHEATに冷却材ループ熱解析コードを新たに導入し、冷却材の温度,流速,圧力などの状態変化を計算することを可能にした。また、それら冷却材温度を用いたブランケットモジュール内の熱解析を繰り返し計算することにより、ブランケット全体の温度評価も可能になった。これにより、常に多くの計算回数を要するブランケットの最適化を、より効率よく進められると考えられる。
染谷 洋二; 飛田 健次
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405066_1 - 2405066_4, 2012/07
核融合炉の崩壊熱評価は安全性の観点からも重要であることから、核融合炉の崩壊熱の評価を行った。炉形状はSlimCSを参考にし、主要機器であるインボードブランケット,アウトボードブランケット、及びダイバータに対して、放射化計算コードACT-4を用いて計算を行った。運転停止直後の崩壊熱は短寿命核種が支配的であり、半減期より長く照射(運転)するとその核種は飽和することから中性子束に依存する。これより、核融合出力を低下させることは崩壊熱の減少に有効である。他方、高い崩壊熱を発生するWにおいて起因となる反応は
W(n, 
)Reである。つまり、熱中性子の減少を考慮した設計を行えば、崩壊熱の減少が有効である。今回の解析において、核融合炉の崩壊熱を減少させる方法としては、(1)核融合出力の低減及び(2)熱中性子低減を考慮した設計であるとわかった。(1)に関しては、崩壊熱の減少とTBRの向上という利点がある。一方、(2)に関しては崩壊熱とTBRはトレードオフ関係にある。最後に(1)と(2)の関係を定量的に評価し、核融合炉の崩壊熱を評価する。
Bierwage, A.; 相羽 信行; 藤堂 泰*; Deng, W.*; 石川 正男; 松永 剛; 篠原 孝司; 矢木 雅敏
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403081_1 - 2403081_4, 2012/07
The global hybrid code MEGA is used to study the dynamics of energetic particle modes (EPM) in parameter regimes close to the onset of ideal magnetohydrodynamic (MHD) ballooning instability. This work is motivated by observations of energetic-particle-driven modes in the wall-stabilized regime (so called EWM) in JT-60U, the physics of which have not been fully understood yet. In this study, nonlinear simulations of energetic particle modes (EPM, high frequency, 40-60 kHz) are carried out under conditions, where EWM (low frequency, 1-3 kHz) are observed. Although, EPM are unlikely to interact with EWM directly, the energetic particle transport caused by EPM may affect the total pressure profile and, hence, the stability of kink-ballooning modes, which are thought to be the fundamental modes underlying EWM. The dynamics of EPM near ideal MHD ballooning stability boundary is examined for the first time.
羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403104_1 - 2403104_5, 2012/07
超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。超伝導トカマクJT-60SAにおいて信頼性あるプラズマ着火を行うこと、またプラズマ着火の物理過程を理解することを目的として、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を用いた予備電離によるプラズマ着火に関する0次元モデル解析を行った。計算では電子及び中性粒子の密度、電子及びイオンの内部エネルギー密度、プラズマ電流の電気回路方程式の時間発展に関する連立微分方程式を解いた。その結果、初期中性粒子が
m
の場合、プラズマ着火には200kW程度のECRHパワーが必要であることがわかった。また、不純物量の減少とともに着火後のプラズマ電流や電子温度が高くなることがわかった。これらの条件でECRHがない場合はプラズマの立ち上げができず、ECRHが立ち上げに有効であることが示された。
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effect on confinement properties成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07
In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio / and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of / is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for / 
1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for / 
1. The confinement scaling with a contribution of / was also elaborated. In addition, the influence of / described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.
諫山 明彦; 小林 貴之; 横倉 賢治; 下野 貢; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 日向 淳; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2405029_1 - 2405029_5, 2012/05
電子サイクロトロン(EC)波は、プラズマの狭い領域を加熱・電流駆動することができることから、電子加熱や電流分布制御のほか不安定性制御にも用いられる。また、プラズマ着火や壁洗浄などにも有用である。JT-60SAにおいては9基のEC波入射装置が装備され上記のすべての目的で使用される。JT-60SAのEC波入射装置はJT-60Uの設備(周波数: 110GHz)を最大限利用して構築されるが、JT-60SAにおいて要求される性能を満足するために開発運転が継続的に行われている。本講演では、最近のEC波入射装置の進展、特にジャイロトロン開発及び加熱・電流駆動特性解析の結果を述べる。JT-60SAにおいて要求される「ジャイロトロン1基あたり出力1MW、出力時間100秒」を目指してジャイロトロンのモード変換器を改良した。開発運転を進めた結果、出力1MWのもとでの出力時間が2009年には17秒、2010年には31秒に伸長した。ジャイロトロン内の各部の温度は許容温度以下で飽和していることからパルス幅の伸長が可能であると考えられる。また、JT-60SAの最大磁場(2.3T)においてプラズマ中心部を加熱・電流駆動することを目的として2周波数ジャイロトロンの開発を2011年に開始した。計算コードによる加熱・電流駆動解析、及び発振モード・出力窓厚の設計計算から、第2周波数を138GHzとした。高磁場を生成する超伝導磁石を含めてジャイロトロンの製作が現在進行中であり、2012年3月に据え付けられる予定である。
瀬戸 慧大*; 長友 英夫*; Koga, J. K.; 三間 圀興*
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2404010_1 - 2404010_4, 2012/02
In the near future, the intensity of the ultra-short pulse laser will reach to 
W/cm
. When an electron is irradiated by this laser, the electron's behavior is relativistic with a significant bremsstrahlung. This radiation from the electron is regarded as the energy loss of electron. Therefore, the electron's motion is changed because of the kinetic energy changing. This radiation effect on the charged particle is the self-interaction, called the "radiation reaction" or the "radiation damping". For that reason, the radiation reaction appears in laser electron interactions with an ultra-short pulse laser whose intensity becomes larger than W/cm. In the classical theory, it is described by the Lorentz-Abraham-Dirac (LAD) equation. We propose the new equation of motion in the quantum theory with a radiation reaction in this paper.
Sn Cable-In-Conduit Conductors辺見 努; Harjo, S.; 布谷 嘉彦; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 相澤 一也; 町屋 修太郎*; 長村 光造*
no journal, ,
核融合炉用NbSn導体では、導体内のNbSn素線は材料の熱収縮差による熱歪とともに、運転による巨大な電磁力を受け、臨界電流性能が劣化すると考えられている。しかし、その劣化機構については明確にされていない。そこで、著者らは、NbSn導体の内部歪を中性子回折によって実験的に評価する手法を開発した。性能評価試験サンプルの破壊試験の結果から、電磁力を経験した導体内のNbSn素線は大きく曲げ変形していることがわかっている。破壊試験は目視検査であり、導体内の曲げ変形を定量的に評価することは困難である。そこで、今回、性能評価試験によって、電磁力を経験したNbSn導体の内部歪測定を実施し、測定結果から、電磁力を経験したNbSn素線の曲げ変形を非破壊で測定できることを実証した。
Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳*; 阿部 淳; 長村 光造*; 辺見 努; Jin, X.*; 中本 建志*; 淡路 智*; 高橋 弘紀*
no journal, ,
Phase strains are always generated in the superconducting composites, due to differences on thermal expansion and deformability among the constituent phases. In contrast, internal strain state has high influences on superconducting properties, e.g. the presence of internal strain degrades critical current densities. Therefore, clarifying internal strains behaviors accurately will help us to develop superconducting composites having optimum superconducting performances during uses. However, the internal strains in superconducting composites have not been measured so far because of the composites configurations. Neutrons that have high penetration ability into metals may be a powerful tool to measure internal strains in the superconducting composites by the diffraction technique. Here, we introduce internal strain measurement techniques, our engineering materials diffractometer at J-PARC facility and our trials on measuring internal strains in several kinds of superconducting composites.
三枝 幹雄*; 菅原 修平*; 渥美 幸平*; 小田 靖久; 山口 智輝*; 坂本 慶司
no journal, ,
Neoclassical tearing modes (NTM) can be controlled by the local current drive in a magnetic island with electron cyclotron current drive (ECCD). For improving a stabilizing efficiency of NTM, the fast directional switch (FADIS) had been developed. In this paper, the new type diplexer as a fast switching device of high power millimetre wave is proposed for ECCD system in fusion devices. The principle is a ring resonator of oversized corrugated circular waveguide. The two half mirrors (dielectric disks or slotted antennae) are integrated in a ring resonator. The switching operation of a diplexer has been simulated with the code using finite differential time domain (FDTD) method. The switching operation of the diplexer by frequency shifting has been confirmed in the cases of dielectric disks or slotted antennae, where the loss caused by mode conversion and misalignment in a resonant ring are considered. A diplexer for 1 MW short pulse at a frequency of 170 GHz is designed and fabricated.
東條 寛; 江尻 晶*; 平塚 淳一*; 山口 隆史*; 高瀬 雄一*; 伊丹 潔
no journal, ,
This paper presents experimental demonstrations of an in-situ calibration method for Thomson scattering diagnostics in the TST-2 spherical tokamak. Electron temperature 
from this new method shows a good agreement with 
from the single (second) pass within 
for a wide 
range (100-400 eV). Relative sensitivities among spectral channels can be then obtained from without accessing to the machines. Although some deviations are observed in a spectral channel, the sensitivities from this new method tend to correspond to the true (directly measured) values within 
5%, providing a feasibility of application to Thomson scattering diagnostics in severe radiation condition.
